Princip
- Elektronická paměť je součástka, zařízení nebo materiál, který umožní uložit informaci, uchovat ji po požadovanou dobu a znovu ji získat pro další použití. Informace je vyjádřena jako číselná hodnota. Pro své vlastnosti se používá binární (dvojková) číselná soustava, která má pouze dva stavy. Pro uchování informace tedy stačí signál (např. elektrické napětí), který má dva rozlišitelné stavy a není třeba přesně měřit velikost signálu.
- Základní jednotkou takto ukládané informace je jeden bit (binary digit), jedna dvojková číslice. Ta může nabýt dvou hodnot, které nazýváme „logická nula“ a „logická jednička“.
- Pro správnou funkci paměti je třeba řešit kromě vlastního principu uchování informace také lokalizaci uložených dat. Mluvíme o adrese paměťového místa, kde adresa je opět číselně vyjádřena.
- délka slova v bitech je počet bitů, které jsou uloženy v jedné paměťové buňce na jedné adrese.
- doba přístupu- doba, která uplyne od příchodu platné adresy na adresové vodiče do doby, kdy se na datových vodičích objeví platná data
- refresh- automatické obnovení paměti
- k refreshy je potřeba DMA (jeden kanál v DMA je vyhrazen na refresh)
Dělení pamětí:
- Paměti se rozdělují na dvě skupiny a to na volatile memory a nonvolatile memory
- volatile memory- paměti, které ztrácejí svůj obsah při vypnutí počítače (např. RAM)
- nonvolatile memory- svůj obsah neztrácejí při vypnutí a po znovuzapnutí proudu je tento jejich obsah okamžitě znovu k disposici
- členění:- ROM(Read Only Memory)- paměť je pouze pro čtení
- paměť naprogramovaná již při výrobě
PROM (Programmable Read Only Memory)- Paměť se vyrobí bez informace a pomocí speciálního zařízení (programátor) si ji naprogramuje uživatel.
EPROM (Eraseable Programmable Read Only Memory)- Paměť je možné vymazat speciálním způsobem (např. ultrafialovým zářením) a znovu přeprogramovat.
FLASH- Polovodičová technologie Flash pamětí je nonvolatilní, tj uchovávají svůj obsah i po vypnutí napájecího napětí. Paměti jsou programově elektricky mazatelné. Paměti jsou levné mají větší hustotu a jsou spolehlivější než dynamické RAM. Tyto paměti jsou považovány za ideální paměti pro notebooky, palmtopy, organizéry a všechny aplikace s datovými operacemi
podle přístupu:
RAM (Random Accses Memory)- paměť s libovolným přístupem
SAM (Serial Accses Memory)- paměť se sériovým přístupem, U těchto pamětí nelze jednoduše adresovat libovolnou paměťovou buňku, nýbrž je třeba adresu zvyšovat postupně
paměti se speciálním způsobem přístupu (například registr LIFO, FIFO apod.)
rozdělení je na paměti pro záznam a čtení:
RWM (Read Write Memory)- pevné respektive permanentní paměti
ROM (Read Only Memory)- Paměť pouze pro čtení. Informace je do paměti uložena jednorázově při výrobním procesu.
PROM (Programmable Read Only Memory)- Paměť se vyrobí bez informace a pomocí speciálního zařízení (programátor) si ji naprogramuje uživatel.
EPROM (Eraseable Programmable Read Only Memory)- Paměť je možné vymazat speciálním způsobem (např. ultrafialovým zářením) a znovu přeprogramovat.
WMM (Write Mostly Memory)- někdy uváděna jako WOM (Write Only Memory)- Při provozu je používána jen pro zápis, informace je čtena jednorázově na konci provozního cyklu. Mívá speciální využití (černá skříňka).
WOM (Write Only Memory)- Nerealizované nesmyslné zařízení, jež se stalo součástí inženýrského folklóru
Paměti RWM-RAM se ještě rozdělují na:
S-RAM (Static RAM)- statické paměti
- U statických pamětí jsou jednotlivé paměťové buňky tvořeny klopnými obvody, ve srovnání s dynamickými pamětmi jsou rychlejší, ale na druhé straně jsou dražší a zabírají větší plochu. Používají se pro menší paměťové systémy (cca do 4 Mslabik). Výhodou je jednodušší řízení (není třeba refresh) a možnost jednoduché záměny za ROM.
D-RAM (Dynamic RAM)- dynamické paměti RAM
- Dynamické paměti jsou založeny na principu nabíjení malých kondensátorů. D-RAM paměti jsou pomalejší než S-RAM a potřebují v pravidelných intervalech obnovování obsahu – refresh. To se uskutečňuje tak, že se v pravidelných intervalech celá paměť přečte a tím se automaticky obnoví náboj na kondensátorech.
Podle určení
Registry procesoru- paměť s velmi malou kapacitou, rychlá stejně jako procesor, součást čipu procesoru, který ji používá pro uchovávání oparandů a výsledků aritmetických a logických operací
Operační paměť- vnitřní paměť pro práci procesoru počítače, rychlá, ale podstatně pomalejší než procesor
Cache- rychlá vyrovnávací paměť s malou kapacitou, rychlost srovnatelná s procesorem
Virtuální paměť- Jako virtuální se označují objekty, které sice fyzicky neexistují, ale z určitých hledisek pracují jako by existovaly. Jedním z těchto objektů je virtuální paměť. Jak jsme si již výše uvedli, von Neumannovo rozdělení zná jenom jedinou paměť. V počítači se však vyskytují různé druhy pamětí (RAM, ROM, harddisk, floppy disk, CD). Virtuální paměť je systém několika pamětí s různými parametry, který je řízen tak, že se uživateli jeví jako jediná paměť.
TYPY OP PAMĚTÍ
- paměti pro OP jsou modulové (několik čipů)- rozlišují se podle konektoru (SIMM, DIMM, RIMM)
- mají přímé konektory- deska přímých konektorů tištěných do slotu
- SIMM- má konektory jen z jedné strany (30pinů, 72pinů)
- DIMM- má konektory z obou stran (168pinů, 184pinů)
- RIMM- má konektory z obou stran
- je speciální konektor pro RAM Bus
- sériové paměti
- umožňují vyšší rychlost přenosu
- můžou mít větší propojitelnou vzdálenost (až několik dm)
- dá se zapojit až 8 modulů v sérii
- novější paměti mají špičky, které udávají velikost a rychlost paměti
SIMM- FPM
EDO
DIMM- SD-RAM
DD-RAM
RIMM- RD-RAM
CACHE
- rychlé paměti, které řeší časový nesoulad mezi pamětí a procesorem
¬- řízení cache je záležitostí firmwaru
- jsou umístěny v procesoru nebo mimo něj
¬- přenos dat mezi procesorem a CACHE probíhá po bajtech mezi CACHE a hlavní pamětí po blocích
- paměť CACHE je rozdílná pro data a pro instrukce
- činnost:- je-li požadovaná informace v paměti CACHE předá se okamžitě procesoru
- není-li v paměti provádí se přenos celého bloku z hlavní paměti do paměti vyrovnávací
- adresa ve vyrovnávací paměti je jen virtuální
- vyrovnávací paměť se využívá pouze pro vstup do procesoru nikoliv opačně
- druhy CACHE:- paměť asynchronní (procesor čeká na data)
- synchronní (procesor zadá adresu, nečeká na data)
- synchronní s hromadným přístupem (na jednu adresu reaguje třemi daty)
BLOKOVÉ SCHÉMA PAMĚTI
- vyšle se signál na sloupce a řádky a zjistí se místo
paměti, kde se bude pracovat
- signály RAS a CAS jsou krátké signály, které umožní nahrát
obsah dat do bufferu
VLASTNOSTI POUŽITÝCH PRVKŮ
- Reléové- pracují ve dvojkové soustavě tedy, pokud je relé sepnuto, prochází jím proud a na výstupu je považována hodnota 1. Při rozepnutém kontaktu relé je považována na výstupu hodnota 0. Tyto prvky přebírané z telegrafie byly vzhledem k opalování kontaktů dost nespolehlivé a navíc hlučné a rozměrné.
- Feritové- V rámečku, který u pokročilých pamětí zaujímal velikost dlaně, byly ve zkřížení vlasově tenkých vodičů navlečeny feritové prstýnky o průměru půl milimetru. Impulsy přiváděné do osnovy vodičů mohly ve zkřížení ferit magneticky "překlopit" (tj. obrátit smysl zmagnetování), a tak tyto prvky velikosti zrníček mohly zaujmout stav "nula" či "jedna". Všemi prstýnky probíhal úhlopříčně ještě tzv. čtecí vodič, do kterého přivedení slabých čtecích signálů do příslušného zkřížení byl "vyhnán" impuls jedniček z takto překlopených feritů. Série rámečků v hermetické, před účinkem vnějšího magnetického pole dobře chráněné skříňce obsahovala až půl miliónu feritů a právě tolik bitů činila kapacita paměti. Vybavovací doba se poprvé přiblížila k milióntině sekundy.
- Polovodičové- jsou prakticky realizovány integrovanými obvody. Jedná se tedy o součástky realizované na polovodičové bázi s určitou hustotou integrace.
- Magnetické bublinkové- jsou zhotoveny na křemíkové podložce. Mohou za určitých podmínek v supertenké vrstvičce permaloye vzniknout a po určitých drahách se pohybovat kruhové magnetické ostrůvky, připomínající bublinky. Každá bublinka představuje jeden bit. Strukturou plátku prý bublinky putují jako soupravy metra na rozvětveném kolejišti. Magneticky se dají vychýlit do určitých linek a stanic, vpustit na vedlejší kolej, a dokonce se dají zdvojovat. Právě poslední jev má pro paměť velký význam, protože při čtení se jinak bublinky "mažou". Jejich "dvojník" však v paměti zůstane.
- Životnost bublinkových pamětí má být několik let. Chybovost je minimální - může se prý vyskytnout jednou za bilión čtení.
2)Model TCP/IP včetně protokolů
TCP/IP
Rodina protokolů TCP/IP obsahuje sadu protokolů pro komunikaci v počítačové síti a je hlavním protokolem celosvětové sítě Internet. Komunikační protokol je množina pravidel, které určují syntaxi a význam jednotlivých zpráv při komunikaci.
Architektura TCP/IP
Vzhledem ke složitosti problémů je síťová komunikace rozdělena do tzv. vrstev, které znázorňují hierarchii činností. Výměna informací mezi vrstvami je přesně definována. Každá vrstva využívá služeb vrstvy nižší a poskytuje své služby vrstvě vyšší. Celý význam slova TCP/IP je Transmission Control Protocol/Internet Protocol (česky primární transportní protokol - TCP/protokol síťové vrstvy - IP).
Komunikace mezi stejnými vrstvami dvou různých systémů je řízena komunikačním protokolem za použití spojení vytvořeného sousední nižší vrstvou. Architektura umožňuje výměnu protokolů jedné vrstvy bez dopadu na ostatní. Příkladem může být možnost komunikace po různých fyzických médiích - ethernet, optické vlákno, sériová linka.
Architektura TCP/IP je členěna do čtyř vrstev (na rozdíl od referenčního modelu OSI se sedmi vrstvami):
• aplikační vrstva (application layer)
• transportní vrstva (transport layer)
• síťová vrstva (network layer)
• vrstva síťového rozhraní (network interface)
Aplikační vrstva
Vrstva aplikací. To jsou programy (procesy), které využívají přenosu dat po síti ke konkrétním službám pro uživatele. Příklady: Telnet, FTP, HTTP, DHCP, DNS.
Aplikační protokoly používají vždy jednu ze dvou základních služeb transportní vrstvy: TCP nebo UDP, případně obě dvě (např. DNS). Pro rozlišení aplikačních protokolů se používají tzv. porty, což jsou domluvená číselná označení aplikací. Každé síťové spojení aplikace je jednoznačně určeno číslem portu a transportním protokolem (a samozřejmě adresou počítače).
Transportní vrstva
Transportní vrstva je implementována až v koncových zařízeních (počítačích) a umožňuje proto přizpůsobit chování sítě potřebám aplikace. Poskytuje spojované (protokol TCP, spolehlivý) či nespojované (UDP, nespolehlivý) transportní služby.
Síťová vrstva
Vrstva zajišťuje především síťovou adresaci, směrování a předávání datagramů. Protokoly: IP, ARP, RARP, ICMP, IGMP, IGRP, IPSEC. Je implementována ve všech prvcích sítě - směrovačích i koncových zařízeních.
Vrstva síťového rozhraní
Nejnižší vrstva umožňuje přístup k fyzickému přenosovému médiu. Je specifická pro každou síť v závislosti na její implementaci. Příklady sítí: Ethernet, Token ring, FDDI, X.25, SMDS.
Základní protokoly
IP
Internet Protocol je základní protokol síťové vrstvy a celého Internetu. Provádí vysílání datagramů na základě síťových IP adres obsažených v jejich záhlaví. Poskytuje vyšším vrstvám síťovou službu bez spojení. Každý datagram je samostatná datová jednotka, která obsahuje všechny potřebné údaje o adresátovi i odesilateli a pořadovém čísle datagramu ve zprávě. Datagramy putují sítí nezávisle na sobě a pořadí jejich doručení nemusí odpovídat pořadí ve zprávě. Doručení datagramu není zaručeno, spolehlivost musí zajistit vyšší vrstvy (TCP, aplikace).
Tento protokol se dále stará o segmentaci a znovusestavení datagramů do a z rámců podle protokolu nižší vrstvy (např. ethernet).
V současné době je převážně používán protokol IP verze 4. Je připravena nová verze 6, která řeší nedostatek adres v IPv4, bezpečnostní problémy a vylepšuje další vlastnosti protokolu IP.
IPv4
Internet protokol verze 4
• 32 bitové adresy
• cca 4 miliardy různých IP adres, dnes nedostačující
IPv6
Internet protokol verze 6
• 128 bitové adresy
• podpora bezpečnosti
• podpora pro mobilní zařízení
• funkce pro zajištění úrovně služeb (QoS - Quality of Service)
• fragmentace paketů - rozdělování
• jednoduchý přechod z IPv4 (musí podporovat systém, provider)
• snadnější automatická konfigurace (NDP - Neighbor discovery protocol)
ARP
Address Resolution Protocol se používá k nalezení fyzické adresy MAC podle známé IP adresy. Protokol v případě potřeby vyšle datagram s informací o hledané IP adrese a adresuje ho všem stanicím v síti. Uzel s hledanou adresou reaguje odpovědí s vyplněnou svou MAC adresou. Pokud hledaný uzel není ve stejném segmentu, odpoví svou adresou příslušný směrovač.
Příbuzný protokol RARP (Reverse Address resolution Protocol) má za úkol najít IP adresu na základě fyzické adresy.
ICMP
Internet Control Message Protocol slouží k přenosu řídících hlášení, které se týkají chybových stavů a zvláštních okolností při přenosu. Používá se např. v programu ping pro testování dostupnosti počítače, nebo programem traceroute pro sledování cesty paketů k jinému uzlu.
TCP
Transmission Control Protocol vytváří virtuální okruh mezi koncovými aplikacemi, tedy spolehlivý přenos dat. Vlastnosti protokolu:
• Spolehlivá transportní služba, doručí adresátovi všechna data bez ztráty a ve správném pořadí.
• Služba se spojením, má fáze navázání spojení, přenos dat a ukončení spojení.
• Transparentní přenos libovolných dat.
• Plně duplexní spojení, současný obousměrný přenos dat.
• Rozlišování aplikací pomocí portů.
UDP
User Datagram Protocol poskytuje nespolehlivou transportní službu pro takové aplikace, které nepotřebují spolehlivost, jakou má protokol TCP. Nemá fázi navazování a ukončení spojení a už první segment UDP obsahuje aplikační data. UDP je používán aplikacemi jako je DHCP, TFTP, SNMP, DNS a BOOTP.
Protokol používá podobně jako TCP čísla portů pro identifikaci aplikačních protokolů.
VRSTVOVÝ MODEL
1) Aplikační vrstva- musí umět zakódovat data pro přenos
- tvoří ji aplikace
2) Transportní vrstva- zajišťuje nebo nezajišťuje spolehlivost spojení
- dělí zprávu na PACKETY
- spolehlivý přenos zajišťuje protokol TCP
- nespolehlivý přenos zajišťuje protokol UDP- používá se například při hledání na
Internetu nebo při posílání multimediálních zpráv
- protokol ICMP- jdou po něm zprávy o řízení a o chybách, je to protokol, který
vypadává v případě přetížení sítě
3) Internetová vrstva- protokol IP- nespojovaný a nespolehlivý protokol, proto nevyžaduje potvrzení
- snaží se doručit PACKET druhé straně
- obsahuje IP adresu pro komunikaci
- obsahuje informace o hlavičce a definuje strukturu PACKETU
4) Vrstva síťového rozhraní- protokol ARP- je mezi internetovou vrstvou a vrstvou síťového rozhraní
- určuje cestu kudy půjde zpráva
Žádné komentáře:
Okomentovat