3-4-ma’ruza. Tarmoq arxitekturalari. Reja

Tarmoq topologiyalari
Har qanday ko’p prosessorli hisoblash tizimlarining arxitekturasi asosida shu tizimning tarkibiy qismlari orasida axborot almashinuvi imkoniyati mavjudligi yotadi. Tizimning kommunikasiya qism bog’lamalari ma’lumotlarni uzatish traktlari (yo’llari) - kanallari (kompyuter tarmog’iga o’xshab) bilan bog’langan tarmoqdan iborat. Bog’lamalar o’rnida prosessorlar, xotira modullari, kiritish/chiqarish qurilmalari, kommutatorlar yoki sanab o’tilgan elementlarning bitta guruhga birlashtirilgan qismi bo’lishi mumkin. Hisoblash tizimining ichki kommunikasiyasining tashkil qilinishi topologiya deyiladi.
O’zaro ulanish tarmoq topologiyasini ko’p kanallar bilan ulangan bog’lamalar aniqlaydi. Bog’lamalar orasidagi aloqa odatda “nuqta-nuqta” sxema bilan amalga oshiriladi. Kanallar bilan ulangan har qanday ikki bog’lama qo’shni yoki bog’liq bog’lamalar deyiladi. Har bir kanal bitta manba – bog’lama bilan bitta qabul qiluvchi bog’lamani birlashtiradi. O’zaro ulanishning tarkibiy arxitekturasi, hyech bo’lmaganda aniq masalaning bajarilish vaqtida, o’zgarmas bo’lib qolishiga qarab, statik va dinamik topologiyalarga ajratiladi. Statik tarmoqlarda o’zaro ulanish arxitekturasi qayd qilingandir. Hisoblash jarayonida dinamik topologiyali tarmoqlarda o’zaro ulanish tarkibiy arxitekturasi dasturiy vositalar yordamida tezkor o’zgartirish mumkin.
Tarmoq bog’lamasi yoki terminal, ya’ni ma’lumotlarning manbai yoki qabul qiluvchisi, yoki kommutator, ya’ni axborotni kirish portidan chiqish portiga uzatuvchi, yoki ikkala vazifani bajaruvchi bo’lishi mumkin. Bevosita aloqali tarmoqlarda har bir bog’lama bir vaqtning o’zida ham terminal, ham kommutator sifatida bo’ladi va xabar terminalli bog’lamalar orasida to’g’ridan – to’g’ri uzatiladi. Bevosita aloqali tarmoqlarda bog’lama bir vaqtning o’zida yoki terminal, yoki kommutator sifatida bo’ladi, shuning uchun ma’lumot prosessorning ajratilgan kommutasiyalash bog’lamalari yordamida uzatiladi.
Hisoblash tarmoq topologiyalarining uchta ko’rsatkichlari quyidagilar:
- sinxronlashtirish strategiyasi;
- kommutasiyalash strategiyasi;
- boshqarish strategiyasi.
Tarmoqda operasiyalarni sinxronlashning ikkita strategiyasi mavjud, bular - sinxron va asinxron. Sinxron tarmoqlarda hamma harakatlar bir vaqtning o’zida signallar hamma bog’lamalarga uzatiladigan takt impulslarining yagona generatori hisobiga ta’minlanadigan vaqt bo’yicha yuborilgan bo’ladi. Asinxron tarmoqlarda yagona generator yo’q, tarmoqning turli qismlarida lokal generatorlar qo’llaniladi, hamda sinxronlashtirish vazifasi butun tizim bo’yicha taqsimlangan.
Kommutasiyalashning tanlangan strategiyasiga qarab, tarmoq kanallarini kommutasiyalash va paketlarni kommutasiyalash bo’ladi. Ikkala variantda ham axborot paket ko’rinishida uzatiladi. Paket bitlar guruhidan tashkil topgan bo’lib, uni belgilash uchun xabar terminidan foydalaniladi.
Ulanishlarni kommutasiyalash tarmoqlarida tarmoqqa kommutasiyalash elementlarini o’rnatish yo’li bilan manba–bog’lamasidan qabul qiluvchi– bog’lamasigacha, belgilangan joyga butun paket yetib bormaguncha saqlanadigan trakt (yo’l) shakllantiriladi. Aniq juft bog’lamalar orasida xabarlarni uzatish har doim bitta aloqa yo’li bo’yicha amalga oshiriladi.
Tarmoq ulanishlari texnologiyasini boshqarishning tashkil qilinishiga qarab ham tasniflash mumkin. Ba’zi bir, ayniqsa, ulanishni o’zgartirish mumkin bo’lgan, tarmoqlarda markazlashtirilgan boshqarishdan (3.3-rasm) foydalaniladi. Prosessorlar (P) xizmat ko’rsatish uchun so’rovlar arbitrajini ishlab chiquvchi (masalan, M xotira moduliga) yagona tarmoq nazoratchisiga belgilangan muhimlik darajalarini hisobga olgan holda so’rov jo’natadi va kerakli bo’lgan aloqa yo’lini o’rnatadi. Bu turga shina topologiyali tarmoqlar kiradi. Prosessorli matrisalar xuddi markaziy prosessorning signalidan amalga oshiriladigan markazlashtirilgan boshqarishli tarmoqlardek quriladi. Keltirilgan sxema paketlarni kommutasiyalash tarmoqlarida ham qo’llaniladi. Bu yerda paket sarlavhasida saqlanuvchi yo’naltirish tegi belgilangan bog’lama manzilini aniqlaydi (teg – bu bir necha bit). Ko’pchilik ishlab chiqarilayotgan hisoblash tizimlari boshqarishning xuddi shu turiga egadir.
Boshqarish markazlashtirilmagan tizimlarda boshqarish funksiyasi tarmoq bog’lamalari bo’ylab tarqatilgan. Markazlashtirilgan variant sodda amalga oshiriladi, biroq bu holatda tarmoqni kengaytirish bir qancha qiyinchiliklar bilan bog’liq. Markazlashtirilmagan tarmoqlarga qo’shimcha bog’lamalarni ulash osonroq, ammo bunday tarmoqlarda bog’lamalarning o’zaro ishlashi nisbatan murakkabdir.
Bir qator tarmoqlarda bog’lamalar orasidagi aloqa ko’p kommutatorlar tomonidan ta’minlanadi , biroq bitta kommutatorli tarmoqlar ham mavjud. Kommutatorlar sonining ko’pligi xabarlarni uzatish vaqtining oshishiga olib keladi, biroq sodda ulab berish elementlarini qo’llash imkonini beradi. Bunday tarmoqlar odatda ko’p pog’onali quriladi.
Topologiyani tanlashda ma’lumotlarni yetkazish turi va yo’naltirish funksiyasi asosiy masalalardan biridir. Har bir bog’lamaga yagona takrorlanmaydigan manzil beriladi. Yo’naltirish asosi bo’lib bog’lamalarning manzili xizmat qiladi. Bu manzillardan, aniqrog’i, ularning ikkilik sanoq tizimidagi ko’rinishidan kelib chiqib, statik topologiyalarda bog’lamalarning ulanishi yoki dinamik topologiyalarda kommutasiya amalga oshiriladi.
Hisoblash tizimlari qurilishining statik topologiyalarini ko’rib chiqamiz.
Ikkita bog’lama orasida faqat bitta qayd qilingan yo’l bo’lsa, statik topologiya hisoblanadi, ya’ni statik topologiyali tarmoqlarda kommutasiyalash qurilmalari bo’lmaydi. Agar bunday qurilmalar bor bo’lsa ham, ulardan aniq bir masalani bajarish oldidan foydalaniladi, hisoblash bajarilayotgan vaqtda esa tizim topologiyasi o’zgarmaydi.
Statik tarmoqlarni tasniflash uchun, ko’pincha, ularning o’lchami tanlanadi. O’lchami jihatidan ular quyidagi turlarga bo’linadi:
bir o’lchamli topologiya (chiziqli massiv);
ikki o’lchamli topologiya (halqa, yulduz, daraxt, panjara, sistolik massiv);
uch o’lchamli topologiya (to’liq aloqali topologiya, xordal halqa);
giperkub topologiya.
Statik topologiyalarning asosiy turlarini ko’rib chiqamiz.