Сетевые протоколы

1.5 Сетевые протоколы

1) Протокол Ethernet

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные.

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:

– все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени (если передающая среда свободна);

– данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

2) Протокол Token Ring.

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с.

В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод – маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого метода:

– устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

– все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

– в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

Типы пакетов. В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

– пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);

– маркер (Token);

– пакет сброса (Аbort).

Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.

Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

2. Практическая часть

2.1 Определение рабочей нагрузки проектированной системой

Задачи, решаемые системой, и интенсивность их поступления.

Вариант	14
№ Задачи	4
Интенсивность	0,5
№ Задачи	10
Интенсивность	0,15
№ Задачи	17
Интенсивность	0,07
№ Задачи	1
Интенсивность	0,025
№ Задачи	15
Интенсивность	0,04
№ Задачи	8
Интенсивность	0,07

№ Задачи	Трудоемкость Процессорных Операций (млн.операций)	Среднее число Обращений к файлам												Количество обращений удаленных пользователей
		F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10	F11	F12
4	1000	240			200		120		150	80			160	11
10	2300			160	150			200		210		290		20
17	1500							340		210	200	180	80	16
1	900		50					100	120		260	200		18
15	3100			150	170					180	260	290		12
8	1700				260	230	260				280	180		24

Параметры файлов	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10	F11	F12
Длина файла Гб(Мб)	1000	2500	800	600	1200	2900	1700	1800	2000	2300	3400	1900
Средняя длина блока 1(Кбайт)	350	270	340	400	160	180	340	280	250	190	200	240

Для описания рабочей нагрузки, определяем следующие характеристики средней задачи. Интенсивность вычисляется по формуле:

λ=*λm,

где λm - интенсивность задачи.

λ=0,5+0,15+0,07+0,025+0,04+0,07=0,855 (1)

Для задачи класса m, общая задача ρm= λm/ λ

ρ 4= 0,5/0,855=0,584 (2)

ρ 10= 0,15/0,855=0,175

ρ 17= 0,07/0,855=0,081

ρ 1= 0,025/0,855=0,029

ρ 15= 0,04 /0,855=0,045

ρ 8= 0,07/0,855=0,081

Трудоемкость процессора операции.

θ =ρm*θm

θ = 0,584*1000+0,175*2300+0,081*1500+0,029*900+0,045*3100+ (3)

+0,081*1700=1411,3

Среднее число обращение к файлу

Dk=ρm*dmk

D1= ρ 4*240=140,16 (4)

D2= ρ 1*50=1,45

D3= ρ 10*160+ ρ 15*150=34,75

D4= ρ 4*200+ ρ 10*150+ ρ 15*170+ ρ 8*260=171,76

D5= ρ 8*230=18,63

D6= ρ 4*120+ ρ 8*260=91,14

D7= ρ 10*200+ ρ 17*340+ ρ 1*100=65,44

D8= ρ 4*150+ ρ1*120=91,08

D9= ρ 4*80+ ρ 10*210+ ρ 17*210+ ρ 15*180=108,58

D10= ρ 17*200+ ρ 1*260+ ρ 15*260+ ρ 8*280=58,12

D11= ρ 10*290+ ρ 17*180+ ρ 1*200+ ρ 15*290+ ρ 8*180=98,76

D12= ρ 4*160+ ρ 17*80=94,08

Dобщ=973,95

Средняя длина блока записи файлов.

Lср.блок=lk*Dk/Dобщ=350*D1+270*D2+340*D3+400*D4+160*D5 (5)

+180*D6+340*D7+280*D8+250*D9+190*D10+200*D11+240*D12/973,95=285,04

При наличии удаленных источников информации среднее число обращений, этих источников, задача вычисляется по формуле:

R=Sk*rk = ρ 4*11+ ρ 10*20+ ρ 17*16+ ρ 1*18+ ρ 15*12+ ρ 8*24=14,22 (6)

Среднее количество прерываний процессора определяется с учетом того, что любая операция обращения к файлу или удаленному пользователю приводит к прерыванию процессора.

Нпроиз=Dобщ+R+1

Нпроиз=973,95+14,22+1=1003,39 (7)

Средняя трудоемкость количество операций непрерывного счета на процессоре.

θо=θ/Нпроиз

θо=1411,3/1003,39=1,4 (8)

2.2 Проектирование вычислительной сети

2.2.1 Выбор центрального процессора

Для выбора центрального процессора определяется min быстродействия, используется выражение.

λц,п >λ*θ для определения коэффициента нагрузки.

λц,п = 0,855*1411,3=1206,6 (9)

λ – интенсивность задач.

θ – трудоемкость производимых операций.

Выбираем процессор, с тактовой частотой не менее λ.

Процессор является это основной микросхемой в компьютере. Процессор выполняет арифметические и логические операции, управляет работой всей

системы. Скорость и производительность работы компьютера зависит от установленного на нём процессора и от величины его тактовой частоты.

Поэтому для сервера был выбран процессор Intel Pentium 4 531 (3000MHz/800MHz/1Mb), EM64T, HT, Socket 775.