Сетевые операционные системы (ОС) созданы для клиент-серверных вычислений, что означает подсоединение однопользовательской рабочей станции общего назначения (клиента) к многопользовательским серверам и распределение нагрузки между ними. Сетевая операционная система необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и серверами. Она может позволить любой рабочей станции работать с разделяемым сетевым диском или принтером, которые физически не подключены к этой станции. По запросу клиента сервер предоставляет ему различные сервисные функции. Кроме того, сетевые ОС обеспечивают совместное использование в сети файлов и принтеров. В результате подобная интегрированная сетевая поддержка позволяет компьютеру, например с сетевой операционной системой Windows NT, одновременно взаимодействовать со следующими сетевыми средами:
– сетями Microsoft, в том числе Windows NT, Windows 95, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft LAN Manager;
– сетями на базе Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP), включая UNIX-хосты;
Информационная Безопасность Телекоммуникационных Систем
– системами удаленного доступа;
– сетями на основе AppleTalk (при использовании Windows NT Server Services for the Macintosh); сетями Novell Netware 3.x и 4.x.
Подобные сетевые возможности отличают Windows NT от других ОС, таких как Microsoft MS-DOS и Microsoft Windows, в которых сетевые компоненты устанавливаются отдельно от самой ОС.
Сетевая ОС позволяет компьютеру, подключенному к сети, взаимодействовать с другими компьютерами сети.
Сетевая ОС – это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающий удобство работы пользователям, программистам (и администраторам сети) путем представления виртуальной вычислительной системы, и эффективный способ разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов.
Сетевая ОС создает интерфейс, скрывающий от пользователя все детали низкоуровневых программно-аппаратных средств сети.
Протоколы канального и лежащих выше уровней реализуются сетевым программным обеспечением. Основу сетевого ПО составляют сетевые ОС отдельных компьютеров.
Операционные системы могут различаться по реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), по примененным методам построения, типам аппаратных платформ, области использования и многим другим особенностям (рис. 139).
Рис. 139. Классификация операционных систем
Алгоритмы управления ресурсами определяют эффективность сетевой операционной системы. Рассмотрим важнейшие из этих алгоритмов.
Поддержка многозадачности определяется числом одновременно выполняемых задач. По этому признаку системы делятся на однозадачные (MS-DOS) и многозадачные (OS/2, UNIX, Windows 95, 2000, ХР и др.). Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем. Многозадачные ОС управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как память, оперативная память, файлы и внешние устройства и др.
Что такое Телекоммуникации и где им обучают?
Поддержка многопользовательского режима определяется числом одновременно работающих пользователей. По этому признаку системы делятся на однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x и др.) и многопользовательские (UNIX, Windows NT). Многопользовательские ОС в отличие от однопользовательских обладают более развитой системой защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей, а также совместного доступа к разделяемым между ними ресурсам.
Поддержка вытесняющей и невытесняющей многозадачности определяется способом распределения процессорного времени между несколькими одновременно происходящими в системе процессами. Основным различием между вытесняющей и невытесняющей многозадачностью является степень централизации механизма планирования процессов. У невытесняющей многозадачности механизм планирования процессов сосредоточен в операционной системе, а у вытесняющей – распределен между ОС и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс идет до тех пор, пока он сам не отдаст управление операционной системе для того, чтобы она выбрала из очереди другой готовый к реализации процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.
Поддержка многопроцессорной обработки определяется числом процессоров, задействованных для обработки активных процессов. При многопроцессорной обработке все алгоритмы управления усложняются на порядок, данный режим обработки также называют мулыпипроцессированием. Многопроцессорные ОС по способу организации вычислительного процесса подразделяются на асимметричные и симметричные. Асимметричные ОС выполняются целиком только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.
Особенности построения аппаратных платформ определяются возможностями операционных систем, ориентированных на аппаратные средства, на которых они реализуются. По типу аппаратуры различают ОС персональных компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные, так и многопроцессорные варианты.
Для больших компьютеров, например многопроцессорных серверов, функции планирования потока выполнения задач реализуются путем использования сложных приоритетных заданий и требуют большей вычислительной мощности, чем в ОС персональных компьютеров, в связи, с чем ОС больших машин являются более сложными и функциональными. Сетевые ОС имеют в своем составе средства передачи сообщений между компьютерами по линиям связи. На основе этих сообщений сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для реализации этих функций сетевые ОС поддерживают специальные программные компоненты, реализующие коммуникационные протоколы.
Иные требования предъявляются к операционным системам кластеров. Кластер – это слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений и предоставляющихся пользователю в виде единой системы. Наряду со специальной аппаратурой для функционирования кластерных систем необходима программная поддержка со стороны ОС, которая сводится к синхронизации доступа к разделяемым ресурсам, обнаружению отказов и динамической конфигурации системы. Кроме того, существуют ОС, специально разработанные таким образом, чтобы при необходимости их можно было перенести с одного компьютера на другой. Такие ОС называют мобильными.
В зависимости от области использования многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с примененными при их разработке критериями эффективности: системы пакетной обработки (например, ОС ЕС); системы разделения времени (UNIX, VMS); системы реального времени (QNX, RT/11).
Системы пакетной обработки предназначены для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности таких систем является максимальная пропускная способность, т.е. решение максимального числа задач в единицу времени.
Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используется следующая схема функционирования. В начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, т.е. множество одновременно выполняемых задач.
Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины. Например, в мультипрограммной смеси желательно одновременное присутствие вычислительных задач с интенсивным вводом–выводом.
Выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, т.е. выбирается «выгодное» задание. Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. В системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная задача сама отказывается от процессора, например, из-за необходимости выполнить операцию ввода–вывода. Поэтому одна задача может надолго занять процессор, что делает невозможным выполнение интерактивных задач.
Таким образом, взаимодействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установлена система пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдает его диспетчеру-оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета заданий получает результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.
Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки – изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой.
Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго и время ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Ясно, что системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая «выгодна» системе, и, кроме того, имеются дополнительные расходы вычислительной мощности из-за более частого переключения процессора с задачи на задачу. Критерием рациональности построения систем разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя.
Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами (станок, спутник, научно-экспериментальная установка и т.п.) или технологическими процессами (нанесение гальванических покрытий, доменный процесс и т.п.). Во всех указанных случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объектом.
В противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости; экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны; толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме. Таким образом, критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата – управляющего воздействия. Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы – реактивностью. Для данных систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы для выполнения осуществляется исходя из текущего состояния объекта или в соответствии с расписанием плановых работ.
Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть – в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.
Особенностями методов построения операционной системы часто являются характерные черты ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу. Рассмотрим три базовые концепции.
Первая относится к построению ядра системы и предусматривает монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство ОС используют монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС – серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС функционирует медленнее, так как часто выполняются переходы от привилегированного режима к пользовательскому и наоборот, зато система получается более гибкой – ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.
Вторая концепция – построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода – дает возможность использовать все его достоинства, наглядно проявляющиеся на уровне приложений, внутри операционной системы, а именно: аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов; возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования; хорошую защиту данных за счет внедрения во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступными для несанкционированного использования извне, структурированность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.
Третья концепция – наличие нескольких прикладных сред – дает возможность в рамках одной ОС одновременно выполнять приложения, разработанные для нескольких ОС. Многие современные ОС поддерживают одновременно прикладные среды MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 или хотя бы некоторое подмножество из этого популярного набора. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, на котором работают различные серверы. Часть из них реализует прикладную среду той или иной операционной системы.
Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователя и программистов в сетевых средах. В распределенной ОС реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера. Характерными признаками распределенной организации ОС являются: наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов и единой службы времени; использование механизма вызова удаленных процедур RPC (Remote Procedure Call) для прозрачного распределения программных процедур по машинам; наличие многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и решать эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети; наличие других распределенных служб.
Источник: studfile.net
Телекоммуникационные сервисные программы
Телекоммуникации — передача информации на расстояние электронными средствами. Компьютерные телекоммуникации — передача информации с одного компьютера на любой другой в любой точке земного шара.
Для связи компьютеров между собой они объединяются в вычислительные сети. Большинство сетей строится с использованием выделенных серверов — специальных мощных компьютеров, предоставляющих услуги другим компьютерам: доступ к информации на своих дисках, пересылку данных, возможность использования тех или иных периферийных устройств (например, принтера) и т. д. Иногда в качестве сервера используют просто достаточно мощный персональный компьютер, но чаще это — специально разработанная машина, рассчитанная на непрерывную работу в течении многих месяцев, с устройствами дисковой памяти повышенной надежности, резервированием блоков, а зачастую и возможностью замены неисправного блока без выключения сервера. Компьютеры, пользующиеся услугами сервера, обычно называют клиентами.
Небольшие локальные сети нередко строятся так, что каждый компьютер может предоставить свои ресурсы остальным. Такие сети называются одноранговыми.
Для передачи данных в локальных сетях используются специальные линии связи, чаще всего — кабельные, а в последнее время и оптоволоконные. При связи на больших расстояниях прокладка таких линий имеет смысл, если необходимы высокая скорость передачи и повышенная надежность.
В большинстве же случаев выгоднее воспользоваться уже существующими линиями общего назначения, например, телефонными. Однако при этом возникает одна техническая проблема: телефонные линии предназначены для передачи звукового, непрерывно изменяющегося сигнала (такие сигналы называют аналоговыми). А компьютер передает сигнал, изменяющийся скачкообразно (дискретный).
Поэтому возникает необходимость сначала преобразовать дискретный сигнал в аналоговый, а после передачи выполнить обратное преобразование. Эту задачу решает особое устройство — модем (модулятор-демодулятор). Модем может быть внешним, подключающимся к одному из последовательных портов компьютера, и внутренним — устанавливающимся внутрь системного блока.
Сервисными телекоммуникационными программами, использующимися в сети Интернет, являются программы, обеспечивающие связь между пользователями сети, передачу данных и файлов на расстоянии, и т.д.
· обмен сообщениями в режиме «электронная почта» как между пользователями одной сети, так и между пользователями различных сетей;
· обмен сообщениями между участниками телеконференций и телесеминаров;
· организация электронных бюллетеней новостей (электронных досок объявлений);
· организация диалога и обмен сообщениями двух абонентов в режиме «запрос — ответ»;
· передача больших массивов — файлов;
· размножение сообщений и передача их по заранее подготовленному списку.
Источник: studentopedia.ru
Структура программного обеспечения оборудования многоканальной телекоммуникационной системы
Телекоммуникационное оборудование направлено на обеспечение пользователей большими объемами информации по всему миру. Для бесперебойной передачи, а также обработки данных в системах телекоммуникаций используется различное программное обеспечение.
Типы программного обеспечения телекоммуникационного оборудования
ПО представлено совокупностью компьютерных программ, имеющих различное назначение, используемых для решения задач в сфере телекоммуникаций.
Существует три основных типа программного обеспечения, которые могут применяться как по отдельности, так и совместно:
Прикладное ПО
Представляет собой специализированные программы, выполняющие конкретные задачи. Служит для создания, обработки видео, аудио.
Системное ПО
Обеспечивает проверку работоспособности компьютера, создание резервных копий файлов, а также выполнение иных вспомогательных функций. Системное программное обеспечение включает ОС, архиваторы, диагностические, обслуживающие программы, антивирусы и т. д.
Инструментальное ПО
Используется для создания новых компьютерных программ.
Чем обусловлен выбор программной платформы для телекоммуникационного оборудования
Гибкая программная часть телекоммуникационной системы позволяет изменять функционал одного и того же устройства, обеспечивая его надежность, эффективность.
Выбирая ТКО, необходимо учитывать ситуацию, сложившуюся на мировом рынке телекоммуникаций, а также его особенности и ограничения.
Быстрый рост, смена технологий обязывают производителей телекоммуникационного оборудования непрерывно отслеживать тенденции рынка, учитывать их при разработке качественных, востребованных продуктов, выполняя работу в сжатые сроки. Поэтому жизненный цикл технологических решений становится короче.
Рынок ТКО также характеризуется большими объемами выпуска различных продуктов, что влечет за собой большие первоначальные вложения, а также серьезные экономические риски. Рынок динамичен, поэтому при опоздании запуска изделие устаревает, теряет актуальность, что приводит к финансовым потерям.
Обязанностью производителя выступает обслуживание продуктов по гарантии, послепродажное сопровождение. Чем больше выпускаемые объемы изделий, тем значительнее затраты на службы обеспечения. Поэтому качество, надежность, удобство продуктов может критично отразиться на успешности работы компании в целом.
Производитель, желая охватить большую долю рынка, стремится выпускать несколько различных продуктовых линеек одновременно, что требует максимальной оптимизации затрат на разработку. Необходимо учитывать трудозатраты разработчиков, грамотно выстраивать рабочие процессы, учитывать возможности платформы, масштабироваться, применяя ранее разработанные технологии.
Источник: forumtech.ru