Конспект лекций по дисциплине вгипу, 2009 Конспект лекций по дисциплине «Автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте»
|
Скачать 0.89 Mb.
|
|
Глава 7. Вычислительные сети 7.1. Локальные вычислительные сети Компьютерная вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, распределенных в пространстве и взаимосвязанных с целью объединения общих ресурсов (программных, технических, информационных). Компьютерные сети создаются для повышения оперативности обслуживания пользователей сети и должны обеспечивать надежную передачу информации. В качестве оконечных терминалов могут выступать как отдельные компьютеры, так и их группы, объединенные в локальные сети. По географическим масштабам сети подразделяются на следующие типы: локальные, глобальные и корпоративные. Локальные вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла совместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, базы данных, принтеры, процессоры, модемы и т.д. В качестве среды передачи данных может быть использована радиосвязь, витая пара проводов, специальный коаксиальный кабель, оптико-волоконная линия. Использование радиосвязи при организации локальных компьютерных сетей имеет ряд преимуществ: высокая скорость передачи данных; исключение проблем, связанных с кабельным хозяйством. Недостатки: возможность подключения объектов, находящихся только в пределах прямой видимости, зависимость пропускной способности и качества передачи от погодных условий, ограниченное количество пользователей, достаточно большие затраты, низкая помехозащищенность. Витая пара проводов является наиболее дешевым кабельным соединением, имеет низкую пропускную способность и слабую помехозащищенность. Коаксиальный кабель имеет экранизирующую оболочку и поэтому хорошо помехозащищен, применяется для связи на большие расстояния. Оптико-волоконный кабель является дорогим средством связи, полностью помехоустойчив. Применяется там, где возникают электромагнитные помехи или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Такой кабель обладает противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптико-волоконных кабелях очень сложна и сама врезка может быть легко обнаружена. Корпоративные сети – это локальные сети, объединяющие компьютеры отдельных организаций, находящихся в различных городах, странах, континентах. Такие сети создают мощные организации, компании, заинтересованные в надежной защите своей информации. Вполне очевидно, что наиболее эффективной схемой соединения некоторой совокупности компьютеров является «каждый с каждым». Однако такая архитектура локальной сети оказывается очень дорогостоящей в связи с необходимостью организации сложного кабельного хозяйства и установкой на каждом компьютере специального устройства – коммутатора. Кроме того, в некоторых случаях (при значительном количестве компьютеров в сети) это осуществить практически невозможно. К настоящему времени достаточно хорошо отработаны, с точки зрения технических и программных средств, два типа схем соединения компьютеров, входящих в локальную вычислительную сеть: сеть с выделенным сервером и одноранговая сеть. Локальная сеть с выделенным сервером включает один или несколько мощных, быстродействующих, высоконадежных компьютеров (серверов). Локальные вычислительные сети с выделенными серверами могут иметь следующие архитектуры: звездообразную, иерархическую или петлевую. В звездообразной локальной вычислительной сети рабочие станции подключаются к серверу через специальное согласующее устройство, в качестве которого могут быть использованы концентратор или коммутатор. В локальных вычислительных сетях петлевой структуры устанавливаются два сервера, имеющих две ветви соединения, реализуемые через согласующие устройства. Такая схема соединения компьютеров является более надежной по сравнению со звездообразной, так как при выходе из строя одного сервера рабочие станции обслуживаются другим сервером. Одноранговые вычислительные сети не содержат в своем составе выделенных серверов. В них любой компьютер может быть и сервером и рабочей станцией одновременно. Различают две одноранговые сетевые архитектуры: шинная (магистральная) и кольцевая. Кольцевая архитектура характеризуется тем, что в случае неисправности одного из сегментов, информация идет по оставшемуся полукольцу. Это повышает надежность кольцевой структуры сети по сравнению с шинной. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций составляет 25 – 30 единиц. Поэтому одноранговые структуры используются только для относительно небольших сетей. К преимуществам одноранговых сетей также следует отнести то, что им не требуется администратор. Для обеспечения надежности работы локальной вычислительной сети вследствие отключения электропитания или значительного падения напряжения в электрической сети необходимо использовать источники бесперебойного питания. В случае отключения питания в сети источник бесперебойного питания способен сохранить работоспособность компьютера в течение 20 – 30 мин. в зависимости от мощности, потребляемой компьютером. 7.2. Глобальная сеть Интернет Интернет представляет собой мировую глобальную компьютерную сеть, объединяющую многие локальные, региональные сети и включающую сотни миллионов отдельных компьютеров. К настоящему времени услугами Интернета пользуется более одного миллиарда человек. Дальнейшее развитие глобальной Сети связано с быстроразвивающимися странами Юго-Восточной Азии, Китаем и Россией. Российская часть Интернет – Рунет – насчитывает около 20 млн. человек, порядка 5 млн. пользуются сетью ежедневно. Интернет состоит из крупных узлов, соединенных между собой специально выделенными (арендованными) высокоскоростными линиями связи (космической, оптико-волоконной). Каждый узел – это несколько мощных, постоянно включенных компьютеров-серверов. Собственником такого узла является организация или частное лицо, называемые провайдером (provide – обслуживать), которые за определенную плату обслуживают подключенные локальные вычислительные сети и отдельные компьютеры. По назначению серверы таких узлов подразделяются на следующие типы: 1. Host-сервер (Host – хозяин). К нему при помощи телефонной или другой связи подключаются локальные вычислительные сети или отдельные компьютеры индивидуальных пользователей. 2. Web-серверы, поддерживающие информационную службу «Всемирная паутина – WWW». 3. Файловые серверы (FTP-серверы), используемые для хранения файлов различного назначения. 4. Телефонные серверы дают возможность пользователю Интернет позвонить на обычный телефон непосредственно со своего компьютера. Также можно позвонить с телефона на компьютер и с компьютера на компьютер. При этом стоимость международных и междугородних звонков значительно ниже, чем при пользовании обычным телефоном. Недостаток: во время разговора могут быть незначительные задержки и прерывания из-за недостаточной пропускной способности линий связи. 5. Мультимедиа-серверы. Они хранят звуковые, видео и анимационные файлы. Кроме того, через Интернет ведут трансляцию многие радио и телевизионные станции. 6. В Интернете имеются серверы, позволяющие с помощью специального языка VRML (Virtual Reality Modeling Language) создавать виртуальные трехмерные миры, в которых можно затем перемещаться в различных направлениях и рассматривать предметы, здания и т.д. с разных сторон. 7. Почтовые серверы. 8. Серверы, поддерживающие телеконференции («Группа новостей») Протоколы передачи данных Сеть Интернет объединяет громадное количество различных локальных, региональных сетей, в которых обмен данными может осуществляться по различным протоколам: - http – протокол, используемый Web-серверами при поиске информации во Всемирной Паутине; - ftp – протокол, используемый файловыми серверами; - news – протокол, используемый серверами группы новостей; - TCP/IP – протокол, обслуживающий электронную почту Интернет. Протокол – это набор правил, определяющих способ взаимодействия компьютеров между собой при обмене информацией. Технологию работы серверов по обслуживанию электронной почты реализует протокол TCP/IP. Данный протокол состоит из двух самостоятельных частей: - транспортная часть протокола – TCP (Transmission Control Protocol); - вторая часть протокола, обеспечивающая маршрутизацию пакетов – IP (Internet Protocol). Транспортная часть протокола обеспечивает разбиение файлов в пункте отправления на IP-пакеты для передачи по каналам связи и сборку файлов в пункте назначения после получения всех пакетов. Вторая часть протокола – IP – осуществляет доставку информации (пакетов) от компьютера отправителя к компьютеру получателя. Таким образом, информация в сети Интернет самостоятельно может обходить заблокированные линии, а также участки, временно вышедшие из строя. Службы Интернет Когда говорят о работе в Интернете или использовании Интернета, то имеют в виду его многочисленные службы. 1. Исторически первая информационная услуга Интернета – это электронная почта (E-Mail). 2. Телеконференции, или «Группа новостей» – система обмена информацией на определенную тематику между абонентами сети. 3. Всемирная паутина содержит Web-страницы, размещенные на Web- серверах. В Web-страницах используется технология гипертекста. 4. Служба передачи файлов предназначена для пересылки различных файлов программ, больших документов, книг. 5. Удаленный доступ (Telnet). Дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Internet как своей собственной. 6. Поисковые системы, облегчающие поиск информации. 7. Распределенная файловая система. 8. Сетевая печать. 9. Общение пользователей Интернет в режиме реального. 10. Адресная книга сети Интернет. 11. Электронный переводчик 12. Интернет-магазин. Позволяет сделать заказ на товар или услугу. 13. Игры. 14. Радио-телевещание. 15. Погода. Адресация в Интернет В Интернет существует единая система адресации компьютеров, основанная на использовании IP-адреса. Каждый компьютер, подключенный к Интернет, имеет свой уникальный 32-битовый адрес. Теоретически 32-х бит хватит для кодирования более 4 млрд адресов: Система адресации учитывает структуру Интернет (то, что это сеть сетей): IP-адрес состоит из трех частей: класс сети, адрес сети, адрес компьютера в данной сети. Такой числовой адрес запомнить нелегко. Поэтому для удобства была введена Доменная Система Имен (DNS – Domain Name System), адрес в которой также состоит из трех частей: имя компьютера клиента (третий уровень имени), имя сервера (провайдера) – (второй уровень), суффикс (вышний уровень). Домены высшего уровня (суффиксы) бывают двух типов: географические (двухбуквенные – у каждой страны свой код) и административные (трехбуквенные, обозначающие профиль организации). Таким образом, Интернет представляет уникальные возможности дешевой, надежной и глобальной связи по всему миру в составе различных услуг. При этом каждому пользователю необходимо знать некоторые особенности этой глобальной информационной сети: 1. Интернет не является юридическим лицом, так как все имущество принадлежит многочисленным участникам сети. Вместе с тем имеются вопросы, которые приходится решать сообща. Это, прежде всего, касается регистрации индивидуального адреса каждого компьютера, входящего в Глобальную сеть, а также вопросов, касающихся использования протоколов, определяющих порядок обмена информацией узлами Сети. 2. При пересылке программного обеспечения, данных, идей и т.д. необходимо учитывать правовые нормы смежных государств, касающихся интеллектуальной собственности. 3. При подключении локальных вычислительных сетей и отдельных компьютеров к Глобальной сети Интернет вместе с модемом можно использовать следующие варианты: - телефонная линия (дешево, низкая скорость передачи данных); - линия кабельного телевидения (средняя стоимость, средняя скорость передачи данных до 10 Мбит/с); - оптико-волоконный кабель (дорого, надежно, высокая скорость передачи данных); - беспроводная радиосвязь, использующая спутники-ретрансляторы, в том числе мобильный телефон (дорого, низкая защита, высокая скорость передачи данных). Кроме того, к Интернет можно подключиться через электросеть. 4. Интернет может быть средством, при помощи которого в Ваш компьютер или локальную сеть смогут проникнуть вирусы или осуществлена атака на данные. Поэтому очень важно заблаговременно предпринять соответствующие меры. Глава 8. Искусственный интеллект 8.1. Нейроподобных системы Над созданием искусственного интеллекта были сконцентрированы усилия ученых различных профессий и специальностей: философов, математиков, психологов, лингвистов, кибернетиков, инженеров, медиков. Основная идея заключается в том, чтобы создать устройство, способное выполнять некоторые мыслительные функции человека более рационально и с меньшими затратами времени и энергии. Проведенные исследования показали, что для создания искусственного интеллекта необходимо не только научиться имитировать работу человеческого мозга (работу взаимосвязанных нейтронов), но и познать процессы функционирования человеческого разума. К настоящему времени пришли к выводу, что искусственный интеллект должен уметь: - решать сложные задачи быстрее и находить наиболее оптимальные решения; - делать обобщения; - самообучаться. Таким образом, искусственный интеллект – программный комплекс, имитирующий на компьютере мышление человека. Для создания такой системы необходимо изучить процесс мышления человека, решающего определенные задачи или принимающего решение в конкретной области, выделить основные шаги этого процесса и разработать программное средство, воспроизводящее их на компьютере. Системы искусственного интеллекта имеют тесные взаимосвязи с логикой, психологией и лингвистикой, которые изучают явления, относящиеся к познанию и построению умозаключений. Создание искусственного интеллекта осуществляется по следующим направлениям: а) моделирование двигательных функций живых организмов, в том числе человека; б) моделирование работы человеческого мозга. Важнейшее направление разработки систем искусственного интеллекта связано с реализацией эвристического подхода к построению таких систем. Особенностью данного направления является полный отказ от моделирования интеллектуальной деятельности. Наибольшее распространение данное направление получило при решении различных игровых задач (шахматы, шашки и т. д.), а также в таких системах искусственного интеллекта, как системы общения, распознавания образов, робототехнические системы и т. д. При этом для каждой прикладной задачи составляются зависимости получения результатов, исходя из исходных данных. Особенностью робототехнических систем, является то, что эти системы не только воспринимают информацию из окружающего мира и анализируют ее, но и, исходя из проведенного анализа, преобразуют себя, свое состояние, преобразуют свое окружение (происходит самообучение). Основной проблемой для робототехнических систем является распознавание образов, или машинное зрение. Машинное зрение заключается в преобразовании всего многообразия наблюдаемых объектов к относительно небольшому и осмысленному описанию анализируемой проблемной ситуации, и поиску одной стандартной ситуации, хранящейся в базе данных. Нейронный подход к созданию искусственного интеллекта основан на моделирование работы головного мозга, который г является самой сложной из известных нам систем переработки информации. Достаточно сказать, что в нем содержится около 100 миллиардов нейронов, каждый из которых имеет в среднем 10000 связей. При этом мозг чрезвычайно надежен: ежедневно погибает большое количество нейронов, а мозг продолжает функционировать. Обработка огромных объемов информации осуществляется мозгом очень быстро, за доли секунды, несмотря на то, что нейрон является медленнодействующим элементом со временем реакции нескольких миллисекунд. Нервные клетки, или нейроны, представляют собой особый вид клеток в живых организмах, обладающих электрической активностью, основное назначение которых заключается в оперативном управлении организмом. Нейрон имеет тело (сому), дерево входов (дендриты) и выходов (аксон) и его окончания. Каждый нейрон реализует некоторую функцию, называемую пороговой, над входными значениями. Если значение функции превышает определенную величину – порог (что характеризует суммарную значимость полученной нейроном информации), нейрон возбуждается и формирует выходной сигнал для передачи его другим нейронам. Отдельные нейроны, соединяясь между собой, образуют новое качество, которое, в зависимости от характера межнейронных соединений, образует различные уровни биологического моделирования: группа нейронов, нейронная сеть, нервная система, мыслительная деятельность, мозг. Современные цифровые вычислительные машины способны с высоким быстродействием и точностью решать формализованные задачи с вполне определенными данными по заранее известным алгоритмам. Однако в тех случаях, когда задача не поддается формализации, а входные данные не полны, зашумлены или противоречивы, применение традиционных компьютеров становится неэффективным. Альтернативой им становятся специализированные компьютеры, реализующие нетрадиционные нейросетевые технологии. Сильной стороной этих комплексов является нестандартный характер обработки информации. Она кодируется и запоминается не в отдельных ячейках памяти, а в распределении связей между нейронами и в их силе, поэтому состояние каждого отдельного нейрона определяется состоянием многих других нейронов, связанных с ним. Следовательно, потеря одной или нескольких связей не оказывает существенного влияния на работу системы в целом, что обеспечивает ее высокую надежность. Приведенные выше преимущества нейросетевой обработки данных определяют области применения: обработка и анализ изображений, распознавание речи (ввод текста с голоса), обработка высокоскоростных цифровых потоков, перевод текста с одного языка на другой, автоматизированная система быстрого поиска информации, классификация информации в реальном масштабе времени, планирование применения сил и средств в больших масштабах, решение трудоемких задач оптимизации. С инженерной точки зрения, нейроподобная сеть представляет собой сильно распараллеленную динамическую систему с топологией направленного графа, которая может выполнять переработку информации при помощи изменения своего состояния в ответ на постоянный или импульсный входной сигнал. По мере развития элементной базы ЭВМ стало возможным реализовать модели нейронных сетей в компьютерах нового поколения – нейрокомпьютерах. Таким образом, можно сделать следующие выводы:
|
Похожие:
 |
«Автоматизированные системы управления на железнодорожном транспорте» Зверев В. И., Коляда А. С. Автоматизированные системы управления на железнодорожном транспорте: Конспект лекций. –Иркутск: Иргупс,... |
 |
Конспект лекций Владимир 2010 Министерство образования Российской... Автоматизированные системы бухгалтерского и управленческого учета. Часть 1: Конспект лекций / Владим гос ун-т; Сост.: Д. Н. Васильев... |
|
Конспект лекций по дисциплине для специальности 080101. 65 «Экономическая безопасность» Информационные системы в экономике: конспект лекций по дисциплине для обучающихся по специальности 080101. 65 «Экономическая безопасность»... |
|
Конспект лекций по дисциплине «Научные основы производства продуктов питания» Конспект лекций по дисциплине «Научные основы производства продуктов питания» для студентов кафедры «Технология и организация общественного... |
|
Конспект лекций по дисциплине «Коммерческая деятельность на воздушном транспорте» Тема Рыночно-конъюнктурные исследования в коммерческой деятельности аэро- портов и авиакомпаний |
|
Конспект лекций Ш 39 Метрология, стандартизация, сертификация: Конспект лекций / О. А. Шейфель; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.... |
|
Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 080110... Налоги и налогообложение: Конспект лекций / Составитель Н. А. Леончик. – Кемерово, 2006. – 80 с |
|
Технические средства автоматизации конспект лекций Конспект лекций предназначен для студентов дневной, вечерней, заочной и дистанционной форм обучения по специальности 220301 «Автоматизация... |
|
Конспект лекций по дисциплине «экономика татарстана» Принята на заседании кафедры экономико-математического моделирования Института управления, экономики и финансов |
|
Конспект лекций по дисциплине системы обработки экономической информации... Понятие информационная потребность тесно связано с понятием цели и функции управления. Можно сказать, что потребность в информации... |
|
Конспект лекций лаконично раскрывает содержание и структуру учебной... Безопасность жизнедеятельности : конспект лекций для студентов очной и заочной форм обучения / сост. В. М. Домашко; Южный федеральный... |
|
Конспект лекций по учебной дисциплине защита информации Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования |
|
Конспект лекций по дисциплине «Безопасность сельскохозяйственного... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
|
Конспект лекций по дисциплине «Информационные системы и технологии в науке и образовании» Введение. Содержание дисциплины и порядок ее изучения. Фактографический поиск. Математические модели фактографического поиска. Информационная... |
|
Конспект лекций по дисциплине Общий курс железных дорог Функционирование железнодорожного транспорта осуществляется, исходя из следующих принципов: устойчивость его работы; доступность,... |
|
Конспект лекций по дисциплине: «Судовые вспомогательные механизмы и устройства» Охватывает насосы с подачей 0,45÷400и давлением до 25. Трехвинтовые насосы относятся к классу герметичных и выполняются с односторонним... |