计算机体系结构第3章
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第3章计算机网络体系结构〖主要内容〗计算机网络体系结构概述,各层功能的简单介绍,主要介绍物理层和数据链路层及网络层。
〖教学重点〗OSI参考模型的七层功能,物理层概念,数据链路层的流量控制方法,HDLC概念。
计算机网络由多个互连的结点组成,结点之间要不断地交换数据和控制信息,要做到有条不紊地交换数据,每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系。
计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的,即计算机网络体系结构的内容。
3.1 网络体系结构及协议的概念3.1.1 网络体系和网络体系结构网络体系(Network Architecture):是为了完成计算机间的通信合作,把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次,并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务。
网络体系结构:是指用分层研究方法定义的网络各层的功能、各层协议和接口的集合。
3.1.2 计算机网络体系结构计算机的网络结构可以从网络体系结构、网络组织和网络配置三个方面来描述,网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络;网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和和通信线路来描述计算机网络;网络体系结构是从功能让来描述计算机网络结构。
网络体系结构最早是由IBM公司在1974年提出的,名为SNA计算机网络体系结构:是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合结构化是指将一个复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题,然后加以解决。
层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层次分明的一组组容易处理的子问题,各层执行自己所承担的任务。
计算机网络结构采用结构化层次模型,有如下优点:●各层之间相互独立,即不需要知道低层的结构,只要知道是通过层间接口所提供的服务●灵活性好,是指只要接口不变就不会因层的变化(甚至是取消该层)而变化●各层采用最合适的技术实现而不影响其他层●有利于促进标准化,是因为每层的功能和提供的服务都已经有了精确的说明3.1.3 网络协议1.协议(Protocol)网络中计算机的硬件和软件存在各种差异,为了保证相互通信及双方能够正确地接收信息,必须事先形成一种约定,即网络协议。
第3章计算机网络体系结构三、简答题1. 为什么要采用分层的方法解决计算机的通信问题?通过分层的方法,使得计算机网络复杂的通信处理问题转化成为若干相对较小的层次内的局部问题,对其进行的研究和处理变得相对容易。
2. “各层协议之间存在着某种物理连接,因此可以进行直接的通信。
”这句话对吗?不对。
物理连接只存在于最底层的下面。
各层协议之间只存在着称为“对等层通信”的逻辑连接。
3. 请简要叙述服务与协议之间的区别。
通过协议的规定,下一层可以为上一层提供服务,但是对于上一层的服务用户来说下面的协议是透明的。
协议是存在于对等层之间的,是水平的;服务存在于直接相邻的两个层次之间,是垂直的。
4. 请描述一下通信的两台主机之间通过OSI模型进行数据传输的过程。
发送数据的具体过程为:要进行通信的源用户进程首先将要传输的数据送至应用层并由该层的协议根据协议规范进行处理,为用户数据附加上控制信息后形成应用层协议数据单元再送至表示层;表示层根据本层的协议规范对收到的应用层协议数据单元进行处理,给应用层协议数据单元附加上表示层的控制信息后形成表示层的协议数据单元再将它传送至下一层。
数据按这种方式逐层向下传送直至物理层,最后由物理层实现比特流形式的传送。
当比特流沿着传输介质经过各种传输设备后最终到达了目标系统。
此后,接收数据的具体过程为:按照发送数据的逆过程,比特流从物理层开始逐层向上传送,在每一层都按照该层的协议规范以及数据单元的控制信息完成规定的操作,而后再将本层的控制信息剥离,并将数据部分向上一层传送,依此类推直至最终的、通信的目的用户进程。
5. 请简述虚电路服务的特点。
虚电路服务要求发送分组之前必须建立连接,即虚电路。
之后所有的分组都沿着虚电路依次进行传送。
在所有分组传送完毕后要释放连接。
它可以提供顺序、可靠的分组传输,适用于长报文的通信,一般应用于稳定的专用网络。
6. 请简述无连接服务的特点。
无连接服务无需事先建立连接。
第1章计算机系统结构的基本概念1.1 解释下列术语层次机构: 按照计算机语言从低级到高级的次序, 把计算机系统按功能划分成多级层次结构, 每一层以一种不同的语言为特征。
这些层次依次为: 微程序机器级, 传统机器语言机器级, 汇编语言机器级, 高级语言机器级, 应用语言机器级等。
虚拟机: 用软件实现的机器。
翻译: 先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序, 然后再在这低一级机器上运行, 实现程序的功能。
解释: 对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令, 都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。
执行完后, 再去高一级机器取下一条语句或指令, 再进行解释执行, 如此反复, 直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构: 传统机器程序员所看到的计算机属性, 即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中, 把这种本来存在的事物或属性, 但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成: 计算机系统结构的逻辑实现, 包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现: 计算机组成的物理实现, 包括处理机、主存等部件的物理结构, 器件的集成度和速度, 模块、插件、底板的划分与连接, 信号传输, 电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比: 对系统中某部分进行改进时, 改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律: 当对一个系统中的某个部件进行改进后, 所能获得的整个系统性能的提高, 受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理: 程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的, 而是相对地簇聚。
包括时间局部性和空间局部性。
CPI: 每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件: 由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序, 用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机: 冯·诺依曼结构计算机。
其基本点是指令驱动。
程序预先存放在计算机存储器中, 机器一旦启动, 就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序, 自动完成由程序所描述的处理工作。
计算机网络技术基础任课老师: 田家华第3章计算机网络体系结构本章要点3.1 网络体系结构概述3.2 OSI七层协议模型3.3 TCP/IP的体系结构本章要点:网络体系结构的概念物理层、数据链路层、网络层、传输层、高层的功能TCP/IP体系结构3.1.1 网络体系结构的概念高层不需要知道低层是如何实现的,只需要知道低层所提供的服务,以及本层向上层提供的服务,各层独立性强。
当任何一层发生变化时,只要层间接口不发生变化,那么这种变化就不会影响到其他层,适应性强。
整个系统已被分解为若干易于处理的部分,这种结构使得一个庞大而又复杂的系统实现和维护起来更容易。
每层的功能与所提供的服务都有精确的定义和说明,有利于促进标准化。
邮政服务的层次模型3.1.2网络协议网络协议的定义为实现网络通信而建立的关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面的一组规则、标准或约定,统称为网络协议(Protocol)网络协议的三要素语法:用于确定协议元素的格式,即数据与控制信息的结构和格式。
语义:用于确定协议元素的类型,即规定了通信双方需要发出何种控制信息,完成何种动作,以及做出何种应答。
定时:用于确定通信速度的匹配和时序,即对事件实现顺序的详细说明。
3.1.2网络协议TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议3.1.3 OSI参考模型1 OSI参考模型概述OSI参考模型是标准化的、开放式的计算机网络层次结构模型。
“开放”的含义是:任何两个遵守OSI参考模型和有关标准的系统都可以进行互连。
这里的“系统”指的是计算机、终端或其他外部设备等。
OSI参考模型将计算机网络分成了互相独立的7层,从下到上分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层2 OSI参考模型中的数据传输过程在OSI参考模型中,不同主机对等层之间按相应协议进行通信,同一主机不同层之间通过接口进行通信。
除了最底层的物理层是通过传输介质进行物理数据传输外,其他对等层之间的通信均为逻辑通信。