Программное обеспечение систем телеобработки данных. Логические и нейронные сети

Применимо к: System Center 2012 SP1 - Virtual Machine Manager, System Center 2012 R2 Virtual Machine Manager, System Center 2012 - Virtual Machine Manager

Используя Virtual Machine Manager (VMM), можно с легкостью подключать виртуальные машины к сети, которая выполняет определенную функцию в сети, например "серверная часть", "интерфейсная часть" или "резервное копирование".

Для этого необходимо связать IP-подсети и (при необходимости) виртуальные ЛС вместе, объединив их в именованные группы, называемые логическими сетями. Логические сети можно разработать в соответствии с требованиями конкретной среды.

Дополнительные сведения о логических сетях и их взаимодействии с другими параметрами конфигурации сети в VMM см. в разделе Общие сведения о настройке логических сетей в VMM .

Требования к учетной записи Для выполнения этой процедуры необходимо быть администратором или полномочным администратором. Полномочные администраторы могут связывать логические сети только с теми группами узлов, которые входят в область их управления.

Создание логической сети

Откройте рабочую область Структура .

На вкладке Главная в группе Показать щелкните Ресурсы структуры .

В области Структура разверните узел Сетевые подключения , а затем щелкните элемент Логические сети .

На вкладке Главная в группе Создать щелкните Создать логическую сеть .

Откроется мастер создания логической сети .

На странице Имя выполните следующие действия.

1. Введите имя и необязательное описание логической сети.

   Например, введите имя СЕРВЕРНАЯ ЧАСТЬ и описание - корпоративная сеть . Используется для внутренних серверов, таких как серверы приложений и серверы баз данных .

   Если используется Пакет обновления 1 для System Center 2012 или System Center 2012 R2, отметьте флажками нужные параметры из следующей таблицы. В противном случае перейдите к следующему этапу данной процедуры.

   В зависимости от цели использования сетей виртуальной машины, которые будут настроены поверх данной логической сети, установите один или несколько флажков. Рекомендации см. в следующей таблице. Дополнительные описания способов использования сетей виртуальной машины см. в разделах Распространенные сценарии сетевого взаимодействия в System Center 2012 с пакетом обновления 1 (SP1) и System Center 2012 R2 и .

   Использование сети или сетей виртуальной машины, которые будут созданы поверх данной логической сети	Действие в Пакет обновления 1 для System Center 2012	Действие в System Center 2012 R2
   Виртуализация сети Hyper-V . Несколько сетей виртуальных машин с изоляцией	Установите флажок .	Выберите Одна подключенная сеть , а затем - Разрешить новым сетям ВМ, созданным в этой логической сети, использовать виртуализацию сети .
   Конфигурация на основе виртуальной ЛС . Управление виртуальными ЛС, созданными для изоляции сетей внутри физической сети	Установите флажок Сайты сети в этой логической сети не подключены . Если используется технология частных виртуальных ЛС, также установите флажок Сайты сети в этой логической сети содержать частные виртуальные ЛС . (В противном случае флажок устанавливать не нужно.) Настройка сетей виртуальных машин и шлюзов в VMM .	В большинстве случаев выбирайте Отдельные сети на основе VLAN . Но при использовании технологии частных виртуальных локальных сетей выберите Частные сети VLAN . Сведения о дополнительных этапах данной конфигурации см. в пункте «Конфигурация на основе VLAN» в списке в разделе Настройка сетей виртуальных машин и шлюзов в VMM .
   Одна сеть виртуальных машин обеспечивает прямой доступ к логической сети . Без изоляции.	Если эта логическая сеть будет поддерживать виртуализацию сети (наряду с наличием сети виртуальной машины, предоставляющей прямой доступ к логической сети), установите флажок, разрешающий виртуализацию сети. Если эта сеть никогда не будет использовать виртуализацию сети, снимите все флажки.	Выберите Одна подключенная сеть , а затем - Создать сеть виртуальной машины с тем же именем, чтобы разрешить виртуальным машинам доступ к этой логической сети напрямую . Если эта логическая сеть будет также поддерживать виртуализацию сети, установите флажок, чтобы разрешить виртуализацию сети. Если выбран параметр Одна подключенная сеть , но в данный момент не создается сеть виртуальной машины, в дальнейшем можно будет по-прежнему создать сеть виртуальной машины.
   Внешние сети . Используйте VMM вместе с расширением виртуального коммутатора, диспетчером сети или консолью управления сетью поставщика.	Не создавайте логическую сеть вручную в VMM. Выполните действия из раздела Как добавить виртуальный диспетчер расширений коммутатора в System Center 2012 1 (SP1) . Параметры логической сети будут импортированы из базы данных в консоли управления сетью от поставщика (известной также как консоль управления для расширения переадресации).	Выполните действия в Добавление расширения виртуального коммутатора или диспетчера сети в System Center 2012 R2 и ознакомьтесь с возможностями используемого расширения виртуального коммутатора или диспетчера сети. Возможно, удастся настроить логические сети в VMM, а затем экспортировать параметры в расширение виртуального коммутатора или диспетчер сети. В любом случае после добавления расширения виртуального коммутатора или диспетчера сети параметры логической сети, настроенные в нем, будут импортированы в VMM.

2. На странице Сетевой сети выполните указанные ниже действия.

   Примечание

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

1. Логические сети

1.2 Схемы функциональных элементов

1.3 Мультиплексоры

2. Практическая часть

Заключение

Список литературы

Введение

Логические сети - этот обобщенное название технологий, реализующих кодовые преобразования. Например, мультиплексоры и программируемые логические матрицы.

Мультиплексоры могут использоваться в делителях частоты, триггерных устройствах, сдвигающих устройствах и др. Их часто используют для преобразования параллельного двоичного кода в последовательный. Для такого преобразования достаточно подать на информационные входы мультиплексора параллельный двоичный код, а сигналы на адресные входы подавать в такой последовательности, чтобы к выходу поочередно подключались входы, начиная с первого и заканчивая последним.

В микропроцессорной технике программируемые логические матрицы (ПЛМ) наиболее широко используются для реализации микропрограммных устройств управления. По способу программирования различают ПЛМ программируемые в процессе изготовления и программируемые пользователем.

В ПЛМ первого типа информация заносится в матрицы путем подключения элементов к шинам благодаря металлизации нужных участков схемы, что выполняется с помощью фотошаблона (маски). Никаких изменений пользователь в этом случае в ходе эксплуатации ПЛМ сделать не может. Подобным способом изготовляются ПЛМ, встраиваемые в МП БИС, а также автономные ПЛМ стандартного микропрограммного обеспечения.

ПЛМ второго типа поставляются незапрограммированными, и их функциональная ориентация производится пользователем с помощью специального оборудования, причем существуют ПЛМ с однократной записью информации и репрограммируемые ПЛМ, в которых записанная информация может быть стерта ультрафиолетовым или рентгеновским лучом.

1. Логические сети

1.1 Определение и реализация булевых функций

Мультиграф, в котором выделено k вершин (полюсов), называется k-полюсной сетью. Сеть G, задаваемая неориентированным мультиграфом с k полюсами, в которой каждое ребро помечено буквой из алфавита называется k-полюсной контактной схемой.

На рисунке 1 приведен пример контактной схемы с двумя полюсами а1 и а6.

Рисунок 1

(k+1) - полюсная схема, в которой один полюс выделен (он называется входным), а остальные полюса (выходные) равноправны, называется (1,k)-полюсником. Таким образом, если в приведенной на рисунке 1 двухполюсной схеме рассматривать, например, полюс а1 как входной, а полюс а6, как выходной, то получаем (1, 1)-полюсник.

Ребра контактной схемы называются контактами. Контакт, соответствующий логической переменной называется замыкающим и обозначается через. Замыкающий контакт пропускает ток при Контакт, соответствующий литере называется размыкающим и обозначается как. Через него ток проходит при Таким образом, значение 1 интерпретируется как состояние переключателя “ток проходит”, а 0 -- “ток не проходит”. Функции соответствует последовательное соединение контактов, а функции -- параллельное соединение контактов

Нетрудно заметить, что схеме, показанной на рисунке 1, соответствует электрическая схема, приведенная на рисунке 2, а также схема контактов, изображенная на рисунке 3. На последнем рисунке показаны контакты, зависящие от значений переменных а также схема соединений контактов.

Рисунок 2

Рисунок 3

Пусть a, b -- полюса контактной схемы, -- некоторая цепь из а в b, -- конъюнкция литер, приписанных ребрам цепи. Функция, определяемая формулой в которой дизъюнкция берется по всем простым цепям схемы, соединяющим полюса a и b, называется функцией проводимости между полюсами a и b схем Говорят, что функция реализуется (1, k)-полюсником, если существует такой выходной полюс что где а -- входной полюс. (1,1)-полюсники называются эквивалентными, если они реализуют одну и ту же булеву функцию. Сложностью (1,1)-полюсника называется число контактов. (1,1)-полюсник, имеющий наименьшую сложность среди эквивалентных ему схем, называется минимальным. Сложность минимального (1,1)-полюсника, реализующего функцию называется сложностью функции в классе (1,1)-полюсников и обозначается через.

Заметим, что задача нахождения минимального (1,1)-полюсника среди эквивалентных данному (1,1)-полюснику равносильна нахождению среди функций, реализуемых схемой функции, имеющей наименьшее число вхождений переменных. Действительно, функцию, реализуемую (1,1)-полюсником, нетрудно представить в виде формулы, которая строится из литер в соответствии с контактной схемой и имеет ровно столько вхождений переменных, сколько контактов имеет схема. Например, изображенной на рисунке 3 схеме соответствует булева функция:

математический метод логический матрица задача

Таким образом, задача нахождения минимального (1,1)-полюсника сводится к минимизации соответствующей булевой функции.

Эффективное уменьшение числа контактов достигается с помощью нахождения минимальной ДНФ булевой функции.

Найдем минимальную ДНФ функции (1), реализуемой схемой на рисунке 2. Придавая логическим переменным все возможные значения, но схеме или формуле (1) получаем таблицу истинности:

С помощью таблицы истинности определим совершенную ДНФ:

Используя один из методов нахождения минимальной ДНФ, получаем формулу эквивалентную формуле (1) и соответствующую схеме, состоящей из семи контактов (рисунок 4а).

Рисунок 4

Отметим, что схема, изображенная на рисунке 4а, допускает упрощение, соответствующее формуле которое приведено на рисунке 4б и является минимальной схемой. Сложность минимальной схемы равна 6: .

1.2 Схемы из функциональных элементов

Ориентированная бесконтурная сеть, в которой полюса делятся на входные (входы) и выходные (выходы), называется схемой из функциональных элементов. Входные полюса помечаются символами переменных, а каждая вершина, отличная от входного полюса, некоторым функциональным символом. При этом должны выполняться следующие условия:

1) если а входной полюс, то полустепень захода вершины а равна нулю: ;

2) если вершина а не является полюсом и помечена n-местным функциональным символом то и дуги, входящие в а, перенумерованы от 1 до n.

Функциональным элементом называется всякий подмультиграф схемы, состоящий из невходного полюса а, помеченного соответствующим символом, и вершины, из которых исходят дуги в вершину а.

Пример 1. На рисунке 5а представлена схема из функциональных элементов. Здесь входные символы помечены символами переменных -- одноместный функциональный символ, соответствующий операции отрицания; & -- двухместный символ, соответствующий операции конъюнкции. -- некоторый двухместный символ, -- некоторые трехместные символы. Вершины, помеченные символами, являются выходными полюсами. Им соответствуют термы:

На рисунке 5б изображен функциональный элемент, определяемый вершиной, помеченной символом Ему соответствует устройство, показанное на рисунке 5в.

Рисунок 5

В примере 1 продемонстрировано, что каждый вывод схемы порождает некоторый терм.

Говорят, что функция реализуется схемой, если существует такой выход а схемы, что функция соответствующая терму выхода а, эквивалента функции.

Схемы из функциональных элементов с одним выходом, у которых входные полюса помечены символами а вершины, отличные от входных полюсов, -- символами называются -функциональными схемами. Сложностью схемы из функциональных элементов называется число ее вершин, отличных от входных полюсов, -функциональная схема, реализующая функцию называется минимальной, если всякая другая -функциональная схема, реализующая имеет сложность, не меньшую, чем сложность схемы. Сложность минимальной схемы, реализующей функцию называется сложностью функции в классе схем из функциональных элементов и обозначается через

Пример 2. Сложность функции совпадает со сложностью -функциональной схемы, изображенной на рисунке 6, и равна 8: .

Рисунок 6

1.3 Мультиплексоры

Мультиплексором каналов называется схема с входами и одним выходом в которой при выход принимает значение где:

На рисунке 7 показан мультиплексор.

Рисунок 7

Пример 3. Если то

С помощью мультиплексора, придавая переменным постоянные значения, можно реализовать любую булеву функцию

1.4 Программируемые логические матрицы

Рассмотрим схему, состоящую из входов, и выходов (рисунок 8), в которой значения выходов определяются матрицей соединений по следующим правилам:

Рисунок 8

Таким образом, где а остальные равны 0. Полученная схема называется решеткой с входами и выходами элементов &, которая определяется матрицей соединений.

Программируемой логической матрицей (ПЛМ) называется изображенная на рисунке 9 схема, получающаяся соединением решетки А с 2n входами и k выходами, определяемой матрицей соединений, и решетки В с k входами и m выходами, определяемой матрицей соединений.

Опишем преобразования, которые происходят при прохождении через ПЛМ значений переменных Поскольку к каждому входу присоединен инвертор, на 2п входов решетки А подаются значения переменных После прохождения решетки A h-й выход принимает значение функции а последующей операции инвертирования соответствует функция:

Полученные k значений подаются на входы решетки В, после прохождения которой на выходе j образуется значение функции

В заключение после инвертирования по законам де Моргана на выходе j получаем значение функции:

Функции соответствует дизъюнкция конъюнктов (определяемых формулами

) таких, что

Рисунок 9

Таким образом, при соответствующем выборе матриц и можно одновременно реализовать m произвольных ДНФ, содержащих не более k различных конъюнктов переменных от

2. Практическая часть

I. Исследовать систему булевых функций на полноту. Является ли она базисом. .

Монотонность:

Линейность:

a. - по определению

Самодвойственность:

Система функций является полной. Система функций называется базисом, если она полная, а удаление любой функции из этой системы делает её неполной. Если удалить одну из имеющихся функций, то система функций станет неполной. Таким образом, данная система функций является базисом.

II. С помощью эквивалентных преобразований привести формулу к ДНФ, КНФ; привести к СДНФ, СКНФ с помощью аналитического и табличного способа. Проверить линейность булевой функции, заданной этой формулой, с помощью полинома Жегалкина и методом неопределенных коэффициентов:

Приведение формулы к ДНФ, КНФ, СДНФ, СКНФ аналитическим способом:

Приведение формулы к ДНФ, КНФ, СДНФ, СКНФ табличным способом:

Проверка линейности булевой функции, заданной этой формулой, с помощью полинома Жегалкина:

Полученный полином Жегалкина является нелинейным, и, следовательно, функция f(X,Y,Z) также нелинейная.

Проверка линейности булевой функции, заданной этой формулой, с помощью метода неопределенных коэффициентов:

III. Минимизировать двумя способами:

a. Методом Квайна;

b. Геометрическим методом.

Методом Квайна:

1) Привести функцию к СДНФ;

2) В СДНФ произвести всевозможные склеивания, а затем поглощения;

3) Перейти от сокращенной СДНФ к минимальной, используя импликантную матрицу.

Сокращенная СДНФ

Необходимо оставить такие простые импликанты, чтобы в каждом столбце был хотя бы один “+”, следовательно, - минимальная СДНФ.

Геометрический метод:

Геометрическое представление.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Получаем, что - минимальная СДНФ.

IV. Доопределить функции так, чтобы - была монотонной; - была линейной; - была самодвойственной.

Функция называется монотонной, если для любых наборов нулей и единиц А=(а1,…,аn), В=(b1,…,bn) таких, что, выполняется условие

Функция называется линейной, где.

Функция называется самодвойственной, если она совпадает с двойственной к ней.

Пользуясь определениями монотонной, линейной и самодвойственной функций, получим следующую таблицу истинности:

V. Составить таблицу истинности. Доказать истинность заключения дедуктивным методом. Нарисовать граф вывода заключения дедуктивным методом. Доказать истинность заключения по методу резолюции и нарисовать граф вывода пустой резольвенты.

Используя дедуктивный метод, докажем истинность заключения:

Согласно правилу цепного заключения:

Граф вывода заключения:

Таблица истинности для данного заключения выглядит следующим образом:

Докажем истинность заключения по методу резолюции:

Граф вывода пустой резольвенты:

VI. Найти формулы ПНФ и ССФ, выполнить унификацию атомов дизъюнктов.

Пусть, тогда:

Пусть y=w, тогда:

Приведём к ССФ:

Пусть, тогда:

VII. Доказать, что функция примитивно рекурсивна:

является простейшей одношаговой рекурсивной функцией - функция константа.

VIII. Найти функции, получаемые из данной числовой функции с помощью операции минимизации по каждой её переменной:

· в остальных случаях не определена.

Если набор переменных таков, что левая часть уравнения имеет смысл и уравнение выполнимо, то можно считать, что оно выполнимо при подстановке y=0 на самом первом шаге.

IX. Построить машину Тьюринга, которая правильно вычисляет функцию:

Заключение

Математическая логика изучает вопросы применения математических методов для решения логических задач и построения логических схем, которые лежат в основе работы любого компьютера.

Математическая логика является современной формой, так называемой формальной логики, применяющей математические методы для исследования своего предмета. В формальной логике и, соответственно, в математической логике, собраны результаты законов структуры правильных выводов. Вывод - это мыслительный процесс, в результате которого появляются новые открытия на основании уже имеющихся без практических исследований. В действительности, новое открытие, полученное в результате вывода, в скрытой форме находится в предварительно имеющихся знаниях.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Логическая равносильность преобразования, его применение к математическим доказательствам. Применение аппарата булевских функций к синтезу комбинационных схем. Вычисление логических операций выполняемых микропроцессором. Значение истинности высказываний.

методичка , добавлен 24.12.2010


Основные понятия алгебры логики. Логические основы работы ЭВМ. Вычислительные устройства как устройства обработки информации. Основные формы мышления. Обзор базовых логических операций. Теоремы Булевой алгебры. Пути минимизации логических функций.

контрольная работа , добавлен 17.05.2016


Кодирование символьной и числовой информации. Основные системы счисления. Двоичная система счисления. Устройства вывода информации. Правила выполнения арифметических операций. Логические основы построения, функциональные узлы ЭВМ. Синтез логических схем.

презентация , добавлен 08.11.2016


Генератор для входных параметров логических элементов. Ключевые понятия и принципы конструирования функциональных схем электронных устройств. Схемы некоторых устройств компьютера. Творческая мастерская Excel-графики, вентильные сказки братьев Гейтс.

методичка , добавлен 16.03.2014


Условная функция. Логические выражения. Вложенные логические функции ЕСЛИ. Особенности записи логических операций в табличных процессорах: сначала записывается имя логической операции (И, ИЛИ, НЕ).

реферат , добавлен 17.11.2002


Понятие логических выражений, их назначение в создании алгоритмов. Список операторов сравнения, используемых в табличном редакторе Excel. Синтаксис функции "если" и примеры ее использования. Логические операторы "и", "или", "не", "истина", "ложь".

презентация , добавлен 07.03.2013


Типовые комбинационные схемы. Основы математического аппарата анализа и синтеза логических устройств. Функциональная полнота элементов Шеффера и Пирса. Логические элементы, образующие логический базис. Особенности синтеза схем с запрещенными комбинациями.

методичка , добавлен 28.04.2009


Изучение логических операций и правил их преобразований. Моделирование цифровых схем, состоящих из логических вентилей. Способы описания работы логического устройства - таблицы истинности, временные диаграммы, аналитические функции, цифровые схемы.

лабораторная работа , добавлен 02.03.2011


Понятие высказывания, операции над простыми высказываниями, таблицы истинности. Примеры построения таблиц истинности сложных высказываний. Таблица истинности импликации. Закон тождества, противоречия, двойного отрицания. Решение логических задач.

курсовая работа , добавлен 23.04.2013


Значение алгебры логики. Таблицы истинности. Логические операции: дизъюнкция, конъюнкция и отрицание. Выходной сигнал вентиля. Переключательные схемы. Логические основы компьютера. Значение устройства триггер как элемента памяти. Сумматор и полусумматор.

Цели занятия:

• помочь учащимся получить представление о логической топологии, познакомиться с работой в сети.
• воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.
• развитие познавательных интересов, навыков работы с мышью и клавиатурой, самоконтроля, умения конспектировать.

Цели:

Обучающие

• познакомить учащихся с логической топологией сети.
• познакомить с методами контроля доступа к среде передачи.

Развивающие

• развивать у учащихся умение обмена файлами в локальной компьютерной сети.
• прививать учащимся основные приемы работы в сети.
• формировать навыки выделения топологии сети.

Воспитательные

• прививать интерес к предмету.
• формировать навыки самостоятельности и дисциплинированности.

Знания и умения:

• Знать понятие компьютерных сетей, их виды.
• Знать понятие локальной сети, её назначение и организацию.
• Уметь грамотно определять топологию локальной сети, выявлять недостатки каждой топологии.

План занятия:

1. Организационный момент – 2 мин.
2. Закрепление пройденного материала (кроссворд) – 5 мин.
3. Объяснение новой темы (игра) – 25 мин.
4. Закрепление нового материала – 8 мин.
5. Подведение итогов урока и домашнее задание – 5 мин

Ход урока

Учитель приветствует учеников. Ученики встают, приветствуя учителя.

Учитель: Здравствуйте, ребята, садитесь!

Учитель отмечает присутствующих, после чего начинает занятие.

Учитель: Сегодня мы рассмотрим новую и интересную тему, название которой вы видите на доске. Логическая топология сети. Доступ к среде передачи. На прошлом занятии мы говорили о физической топологии, т.е. способа размещения компьютеров, сетевого оборудования и их соединения с помощью кабельной инфраструктуры. Давайте ответим на вопросы кроссворда “Компьютерные сети”.

Используя компьютерный проектор, учащиеся отвечают на вопросы кроссворда (приложение 1). Лучше использовать полноэкранный режим.

А теперь давайте поиграем. Построим “компьютерную сеть” как показано на рисунке. Физическая топология-шина.

1 вариант игры (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений)

На “стульях-компьютерах” сидят “ученики-сигналы”, имитируя роль компьютеров в сети. На полу прочерчен мелом импровизированный сетевой кабель. На каждом стуле есть заготовленные заранее листки, на одной стороне которого написан адрес компьютера, которому предназначена информация, написанная на обороте. Тишина, никто не имеет права говорить. Учитель подал соответствующий знак, и началась передача в сети. Например, 1-й компьютер берет листок, на котором указан адрес 5-го компьютера. Если путь свободен, то ученик встает со стула под номером 1, и продвигается по кабелю к пятому, поочередно показывая свой листок всем встреченным по пути “компьютерам”. Листок возьмет только 5-й “компьютер”, т.к. информация предназначена для него. Сам же ученик-сигнал продвигается к последнему стулу-терминатору. Стул-терминатор, для поглощения сигналов в сети, на нем никто не сидит. После прохождения через терминатор, ученик может вернуться за свой “компьютер”, а можно запустить в игру другого ученика.

Если же передачу начали одновременно два компьютера, то непременно ученики столкнутся на пути, т.е. возникнет искажение сигнала, приводящее к повреждению информации. Тогда ученики вынуждены вернуться на свои места и приостановить передачу на разные промежутки времени. Затем заново начать “ретранслировать” передачу. Игра заканчивается, когда все “компьютеры” передали и получили данные. Чем больше “компьютеров” в сети тем больше столкновений. Можно засечь время, которое было потрачено на передачу информации по сети.

2 вариант (множественный доступ с контролем несущей и предотвращением столкновений)

Отличается от первого варианта тем, что перед передачей данных “компьютер” посылает в сеть специальный сигнал. В нашем случае это будет просто голосовое сообщение “компьютера” о своем намерении начать трансляцию: “Передаю пакет!”. Так как другие компьютеры “узнают” о готовящейся передаче, это позволяет избежать столкновений. Конечно, эти уведомления увеличивают общую нагрузку на сеть и снижают ее пропускную способность. Можно также засечь время и сравнить с результатом 1-го варианта (данные, которые передаются по сети одни и те же, что в первом варианте).

Сети с передачей маркера.

В игру вводится ученик-маркер, который постоянно курсирует от одного “компьютера” к другому по порядку. Если у “компьютера”, нет данных для отправки в сеть, то он просто отсылает его к следующему “компьютеру”. Если у “компьютера”, к которому подошел “маркер” есть информация, которую нужно отослать, то он прицепляет ее к “маркеру” и отсылает его к следующему “компьютеру”. После передачи информации компьютера с максимальным номером маркер передается к станции с первым порядковым номером. При таком способе передачи невозможны ни столкновения, ни временные задержки.

Учитель использует презентацию “Топология сети” Приложение 2 .

При организации компьютерной сети исключительно важным является выбор топологии. Нужно выбрать такую топологию, которая обеспечила бы надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых данных. Это не простая задача! Чтобы ее решить, необходимо различать понятия физической топологии, т.е. способа размещения компьютеров, сетевого оборудования и их соединения с помощью кабельной инфраструктуры, и логической топологии – структуры взаимодействия компьютеров и характера распространения сигналов по сети.

Ответим теперь на вопрос и запишем в тетрадь: что же такое логическая топология?

Логическая топология определяет реальные пути движения сигналов при передаче данных по используемой физической топологии. Таким образом, логическая топология описывает пути передачи потоков данных между сетевыми устройствами.

Поскольку логическая топология описывает путь и направление передачи данных, то она тесно связана с уровнем MAC (Media Access Control) модели OSI (подуровень канального уровня). Для каждой из существующих логических топологий существуют методы контроля доступа к среде передачи данных (MAC) позволяющие осуществлять мониторинг и контроль процесса передачи данных.

Всегда помните, что логическая топология определяет направление и способ передачи, а не схему соединения физических проводников и устройств.

В топологии "логическая шина" последовательности данных, называемые "кадрами" (frames), в виде сигналов распространяются одновременно во всех направлениях по существующей среде передачи. Каждая станция в сети проверяет каждый кадр данных для определения того, кому адресованы эти данные. Когда сигнал достигает конца среды передачи, он автоматически гасится (удаляется из среды передачи) соответствующими устройствами, называемыми "терминаторами" (terminators). Такое уничтожение сигнала на концах среды передачи данных предотвращает отражение сигнала и его обратное поступление в среду передачи. Если бы терминаторов не существовало, то отраженный сигнал накладывался бы на полезный и искажал его.

В топологии "логическая шина" среда передачи совместно и одновременно используется всеми устройствами передачи данных. Для предотвращения помех при попытках одновременной передачи данных несколькими станциями, только одна станция в любой момент времени имеет право передавать данные. Таким образом, должен существовать метод определения того, какая станция имеет право передавать данные в каждый конкретный момент времени. В соответствии с этими требованиями были созданы методы контроля доступа к среде передачи.

Запишем в тетрадь используемые при организации топологии логической шины методы контроля доступа к среде передачи:

• CSMA/CD – “метод прослушивания несущей, с организацией множественного доступа и обнаружением коллизий” – 1 вариант нашей игры
• множественный доступ с контролем несущей и предотвращением столкновений CSMA/CА – 2 вариант;
• с передачей маркера – 3 вариант

Учитель подводит итоги урока, задает домашнее задание (конспект).

Выполнение таких заданий способствует лучшему и прочному усвоению новой информации, и что не мало важно развивает творчество, фантазию наших детей и интерес к изучению информатики!

Литература

1. “Основы компьютерных сетей”: Учебное пособие. 2-е изд. – М.;БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. Издание осуществлено при участии и финансовой поддержке Майкрософт.

2. Симонович С.В., Евсеев Г.А., Алексеев А.Г. Общая информатика: Учебное пособие для средней школы. – М.: Аст-пресс, Информком-пресс, 2001. – 592 с.

3. Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / М.П. Лапчик, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер; Под общей ред. М.П. Лапчика. – М.: Издательский центр "Академия", 2001. – 624 с.

Моделирование реакций (поведения) ансамблей, составленных из многих элементов (и тем более нервной системы в целом), с детальной имитацией всех или даже большинства свойств реального нейрона на физических моделях в настоящее время является практически неразрешимой задачей. Поэтому в нейрокибернетике, используя аппарат математической логики, анализируются для этой цели логические сети, состоящие из множества логических элементов, каждый из которых выполняет какую-либо элементарную логическую функцию, т. е. осуществляет определенную логическую зависимость между входными и выходными сигналами. Наибольшее распространение получили сети с двоичными логическими элементами, когда сигналы на выходе могут иметь только два значения (0; 1) по принципу "все или ничего". Используя правила алгебры логики, с помощью сети из двухзначных логических элементов можно представить различные логические формулы, или "высказывания", причем задача состоит в том, чтобы определить истинность или ложность сложного высказывания, полученного на выходе системы, в зависимости от истинности и ложности высказываний сигналов на входе.

Обычно высказывания обозначаются большими латинскими буквами: А, В, С, ..., а логические действия над ними с помощью значков операторов.

Утверждение (или тавтология) не имеет отдельного знака и обозначается буквой высказывания. Отрицание высказывания А (оператор "не") есть такое высказывание, которое истинно, если А ложно, и ложно, когда А истинно. Обозначается чертой "-" сверху.

Конъюнкция высказываний (оператор И, логическое умножение) - сложное высказывание, которое будет истинным только в случае, когда истинны все его составляющие (т. е. и первое, и второе и т. д.). Конъюнкция обозначается значком "∧", а в табл. 12 даны примеры для двух составляющих. В электрической цепи конъюнкция означает последовательное соединение контактов - ток течет, только если все контакты замкнуты.Дизъюнкция (оператор "или", логическое сложение) - высказывание, которое ложно, если ложны все составляющие, и истинно во всех остальных случаях (здесь значок "∨" имеет смысл союза "или" "неразделительного"). В параллельной схеме соединения контактов ток течет, если хоть один из контактов замкнут.

Таблица 12. Примеры конъюнкции, дизъюнкции, эквивалентности и импликации двух составляющих

Эквивалентность - "∼" - сложное высказывание, истинное в том случае, когда значения истинности составляющих высказываний одинаковы, и ложное, если они различны.

Импликация двух высказываний - А "→" В - такое сложное высказывание, которое всегда истинно, кроме случая, когда А истинно, а В ложно. Используя знак инверсии (оператор "не"), можно образовывать и другие логические высказывания. Так, например, "отрицание импликации" позволяет моделировать реакцию нейрона, имеющего возбуждающий (А) и тормозящий (В) синапсы. Сигнал на выходе появится, очевидно, только тогда, когда имеется сигнал А и нет В, иначе это условие можно представить как: (А ∧ В¯).

Число различных сложных высказываний, полученных посредством указанных логических операций из n простых высказываний, равно 2 2n . В частности, для двух переменных (А и В) число различных сложных высказываний N = 2 2 2 = 16, в которое входят и рассмотренные выше. Логической сетью называется совокупность соединенных между собой логических элементов, с помощью которой можно моделировать функции математической логики. Основные задачи теории логических сетей сводятся к анализу данной сети (определение реализуемой функции, преобразование заданной сети в алгебраически ей эквивалентную) и синтезу (по данной логической функции построить логическую сеть с минимальным числом элементов и т. д.). Логические сети являются основными функциональными устройствами цифровых вычислительных и управляющих машин. Наиболее распространенные логические сети строятся из трех типов логических элементов, выполняющих операции "и", "или", "не", с помощью которых можно реализовать любую логическую функцию.

Физическая (техническая) реализация логических элементов осуществляется различными способами. На рис. 85 показаны обозначения основных элементов на схеме (А) и их аналогии на электромеханических реле (Б) и на электронных лампах (В). Для реализации логических сетей с параметрами, зависящими от времени, используют еще два типа элементов -задержки исчетчик импульсов . Задержкой (или линией задержки) является двухполюсник, на выходе которого сигнал просто повторяет значение входного сигнала, но с запаздыванием на время задержки. Счетчиком называют трехполюсник с одним выходом и двумя входами -счет исброс . Если счетчик на n импульсов находится в нулевом положении, а на счетный вход подается серия импульсов, то на выходе сигнал появится после прохождения n импульсов, после чего счетчик возвращается в нулевое положение. При появлении импульса на втором входе происходит сброс показаний до нулевого, после чего счет поступающих импульсов начинается снова.

Рис. 85. Логические элементы "не", "и", "или" (А) и их техническая реализация; Б - на электромагнитных реле, В - на электронных лампах

Таким образом, логическая сеть представляет собой дискретную структуру из различных логических элементов (рис. 86), соединенных между собой таким способом, что выход одного или нескольких из них является входом для другого. Часть элементов, входы которых свободны от связи с другими элементами, называются входными. Другие, не имеющие связей на выходе, называются выходными (остальные относятся к внутренним). Задать логическую сеть - значит указать состояние всех элементов в данный момент и порядок перехода из одного состояния в другое. Тогда при наличии информации о воздействии внешних сигналов на входные элементы (входной алфавит) можно определить состояние выхода в сети (выходной алфавит). Однозначно, если сеть детерминирована, и с некоторой вероятностью, если порядок переходов определен лишь с некоторой вероятностью. В абстрактной теории автоматов содержание понятий "автомат" или "машина" определяется формальным описанием того преобразования информации или состояний, которое осуществляется данным автоматом. Принято различать автоматы с бесконечной памятью (машина Тьюринга), автоматы на неограниченное число действий (при ограниченном числе различных операций) и конечные автоматы.

Рис. 86. Условные изображения и схема функционирования некоторых элементов логических сетей

Конечным автоматом называется логическая сеть с m входными состояниями x 1 , х 2 , ... х, n внутренними состояниями (q 1 , q 2 , ..., q n) и k выходными состояниями (y 1 , y 2 , ... y k). Время отсчитывается дискретными тактами 1, 2, 3, ... t для всех элементов одномоментно. Состояние выхода автомата в данный момент зависит от состояния входа (или внутреннего состояния) в предшествующем такте (могут быть и другие зависимости):

где φ и ψ - функции перехода состояний и выходов, задаваемые обычно таблицами или диаграммами переходов.

Изучение проблем синтеза конечных автоматов производится в терминах представимостисобытий , понимаемых как определенное множество состояний входов, которые представляются изоморфными множествами внутренних или выходных состояний. При анализе конечных автоматов решается обратная задача: по заданной таблице переходов установить, какие события представляет данный автомат. Сюда же относится задачаминимизации - найти схему автомата, эквивалентного данному, но с наименьшим числом состояний. Для моделирования биологических систем представляют интерес автоматы с изменяющейся под влиянием внешних воздействий структурой. Рассмотрим процесс обучения простого автомата с линейной тактикой (Цетлин, 1961; Варшавский, Воронцова и Цетлин, 1962), имеющего несколько состояний, причем переход в то или иное состояние зависит от воздействия, которое он получает на входе от внешней среды. Воздействия среды разделяются автоматом на два класса, условно обозначенные как "штраф" и "поощрение", причем задачей обучения автомата является выработка такого "поведения", чтобы математическое ожидание штрафов было бы наименьшим (примером может служить автомат, изменяющий свои действия после "штрафа" и повторяющий их после "поощрения").

Интересно изучить поведение автомата в среде, свойства которой изменяются во времени, например, переключаются с некоторой вероятностью. Оказалось, что для каждой частоты переключений существует оптимальное число автомата (Цетлин, 1961). Наличие оптимума объясняется тем, что если среда изменяется медленно, то можно применять длинный алгоритм, который работает долго, но более точно (за счет изменения шага квантования состояний). Если же среда изменяется быстро, то такой алгоритм сработает слишком поздно. Этот результат интересно сравнить с проблемой оптимальной подвижности нервных процессов при переделке условных рефлексов. В простейшем случае полагают, что выход нейрона имеет только два состояния в соответствии с правилом "все или ничего", и эти состояния в каждый данный момент определяются однозначно состоянием его входов, действующих по такому же правилу.

На основании таких определений формального нейрона Мак Каллох и Питтс (1956) создали абстрактную модель нервной сети, которая состоит из конечного числа нейронов, связанных между собой определенным образом. Каждый нейрон соединен с соседними при помощи аксона с нервными окончаниями, которые относятся при анализе сети к следующему нейрону. Число входов (синапсов) может быть любым, но каждый синапс может быть или возбуждающим, или тормозящим. Синапсы могут иметь различный вес, определяемый специальным коэффициентом, который имеет разные знаки для возбуждающих и тормозных синапсов. Нейрон возбуждается в том случае, если сумма возбуждающих синаптических коэффициентов превышает значение порога данного нейрона, и не возбужден ни один тормозящий синапс. Нейрон называется входным или рецепторным, если ни одно нервное волокно на нем не оканчивается. Его выход определяется состоянием входов вне нервной сети в данный момент. Состояние внутренних нейронов определяется суммой синаптических влияний со стороны его входов в предыдущий момент времени, поскольку время для данной сети отсчитывается дискретными тактами, а в каждом синапсе всегда происходит временная задержка на один такт. Иными словами, состояние выхода нейрона в данный момент определяется состояниями его входов в предыдущем такте. Возбуждение тормозящего синапса исключает возбуждение нейрона в данный момент времени. Структура нервной сети неизменна. Более поздние исследования несколько изменили понятие формального нейрона. В частности, тормозной сигнал перестал быть абсолютно запрещающим, и условия возбуждения нейрона определяются разностью возбуждающих и тормозящих сигналов, которая должна превосходить некоторое число, называемое порогом данного нейрона (рис. 87). В дальнейшем появились и другие разновидности формальных нейронов, в том числе и такие, свойства которых изменяются во времени или под влиянием внешнего сигнала (Brain, 1961; Blum, 1962).

Рис. 87. Логические функции, вычисляемые различными схемами синаптических соединений при разных значениях порога

Некоторое упрощение логической нервной сети можно получить, используя однородные пороговые элементы, где появление реакции на выходе описывается функцией

где n - порог возбуждения, а k - вес входа (синаптическое число), а функция y получает значение 1 или 0, если выражение в скобках больше или меньше нуля.

Логический анализ пороговой модели показал возможности реализации большого числа логических функций (Варшавский, 1963) и создание систем с высокой надежностью работы (Сочивко, 1965). При очень большом числе элементов поведение (или изменение состояния всех элементов) логической сети становится весьма сложным и трудно обозримым даже в математической форме. Это привело к созданию моделей сплошных (непрерывных) возбудимых тканей, или континуальных моделей (Гельфанд и Цетлин, 1960; Балаховский, 1961; Варшавский; 1963).

Понятие возбудимой ткани можно пояснить рассмотрением нервной сети в мелком масштабе, когда ее отдельные элементы уже не различимы. В простейшем случае рассматривают изотропную ткань, которая обладает следующими свойствами. Каждая точка ткани может возбуждаться спонтанно с определенным периодом Т или под влиянием соседних возбужденных точек. После мгновенного возбуждения следует период рефрактерности (R < Т). Возбуждение может волнообразно распространяться во все стороны со скоростью, пропорциональной в данной точке ее фазе, т. е. времени, которое прошло с момента последнего возбуждения (понятно, что через зону рефрактерности волна возбуждения распространяться не может). На модели непрерывных возбудимых тканей были изучены их интересные свойства. Они способны к самосинхронизации, и отдельные участки таких тканей обладают памятью на предыдущие внешние воздействия и даже могут выполнять некоторые логические операции. Такое устройство памяти, по мнению авторов, имеет высокую надежность работы, недостижимую для дискретных моделей. Дополнительные возможности моделирования возникают, если создать анизотропную ткань, в которой направление распространения волны возбуждения поддается управлению. Континуальные модели успешно применяются для моделирования процессов синхронизации активности множества элементов в биологических однородных тканях (Гельфанд и соавт., 1962; Лукашевич, 1964).

Физическая структуризация сети полезна во многих отношениях, однако в ряде случаев, обычно относящихся к сетям большого и среднего размера, без логической структуризации сети обойтись невозможно. Наиболее важной проблемой, не решаемой путем физической структуризации, остается проблема перераспределения передаваемого трафика между различными физическими сегментами сети.

В большой сети естественным образом возникает неоднородность информационных потоков : сеть состоит из множества подсетей рабочих групп , отделов, филиалов предприятия и других административных образований. В одних случаях наиболее интенсивный обмен данными наблюдается между компьютерами, принадлежащими одной подсети , и только небольшая часть обращений происходит к ресурсам компьютеров, находящихся вне локальных рабочих групп . На других предприятиях, особенно там, где имеются централизованные хранилища корпоративных данных, активно используемые всеми сотрудниками предприятия, наблюдается обратная ситуация: интенсивность внешних обращений выше интенсивности обмена между "соседними" машинами. Но независимо от того, как распределяются внешний и внутренний трафик, для повышения эффективности работы сети неоднородность информационных потоков необходимо учитывать.

Сеть с типовой топологией (" шина ", "кольцо", " звезда "), в которой все физические сегменты рассматриваются в качестве одной разделяемой среды , оказывается неадекватной структуре информационных потоков в большой сети . Например, в сети с общей шиной взаимодействие любой пары компьютеров занимает ее на все время обмена, поэтому при увеличении числа компьютеров в сети шина становится узким местом. Компьютеры одного отдела вынуждены ждать, когда завершит обмен пара компьютеров другого отдела.

Рис. 8.5.

Для решения проблемы придется отказаться от идеи единой однородной разделяемой среды . Например, в рассмотренном выше примере желательно было бы сделать так, чтобы кадры, которые передают компьютеры отдела 1, выходили бы за пределы этой части сети в том и только в том случае, если эти кадры направлены какому-либо компьютеру из других отделов. С другой стороны, в сеть каждого из отделов должны попадать только те кадры, которые адресованы узлам этой сети . При такой организации работы сети ее производительность существенно повысится, так как компьютеры одного отдела не будут простаивать в то время, когда обмениваются данными компьютеры других отделов.

Нетрудно заметить, что в предложенном решении мы отказались от идеи общей разделяемой среды в пределах всей сети , хотя и оставили ее в пределах каждого отдела. Пропускная способность линий связи между отделами не должна совпадать с пропускной способностью среды внутри отделов. Если трафик между отделами составляет только 20% трафика внутри отдела (как уже отмечалось, эта величина может быть другой), то и пропускная способность линий связи и коммуникационного оборудования , соединяющего отделы, может быть значительно ниже внутреннего трафика сети отдела.

Распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети , только в пределах этого сегмента, называется локализацией трафика . Логическая структуризация сети - это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком.

Для логической структуризации сети используются коммуникационные устройства:

• мосты ;
• коммутаторы ;
• маршрутизаторы ;
• шлюзы .

Мост (bridge ) делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети . Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети . Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, так как кадры не выходят за пределы своего сегмента, и злоумышленнику сложнее перехватить их.

На рис. 8.8 показана сеть , которая была получена из сети с центральным концентратором (см. рис. 8.5) путем его замены на мост . Сети 1-го и 2-го отделов состоят из отдельных логических сегментов, а сеть отдела 3 - из двух логических сегментов. Каждый логический сегмент построен на базе концентратора и имеет простейшую физическую структуру , образованную отрезками кабеля, связывающими компьютеры с портами концентратора . Если пользователь компьютера А пошлет данные пользователю компьютера В, находящемуся в одном с ним сегменте, то эти данные будут повторены только на тех сетевых интерфейсах , которые отмечены на рисунке заштрихованными кружками.

Мосты используют для локализации трафика аппаратные адреса компьютеров. Это затрудняет распознавание принадлежности того или иного компьютера к определенному логическому сегменту - сам адрес не содержит подобной информации. Поэтому мост достаточно упрощенно представляет деление сети на сегменты - он запоминает, через какой порт на него поступил кадр данных от каждого компьютера сети , и в дальнейшем передает кадры, предназначенные для данного компьютера, на этот порт . Точной топологии связей между логическими сегментами мост не знает. Из-за этого применение мостов приводит к значительным ограничениям на конфигурацию связей сети - сегменты должны быть соединены таким образом, чтобы в сети не образовывались замкнутые контуры.

Коммутатор (switch ) по принципу обработки кадров от моста практически ничем не отличается. Единственное его отличие состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором , так как каждый его порт оснащен специализированной микросхемой, которая обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от микросхем других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста , имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы - это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Ограничения, связанные с применением мостов и коммутаторов - по