Лекция № 4 Тема «Концепция объектно-ориентированного программирования» План 1. Абстракция. 2. Наследование. 3. Полиморфизм. 4. Инкапсуляция.
n n 1. Абстракция – это способность языка программирования отображать объекты внешнего мира в форме абстрактных структур в соответствии с решаемой задачей. Абстрактные структуры, при помощи которых реализуется этот принцип, называются классами. Класс – это структура, описывающая объекты внешнего мира с помощью двух типов элементов: состояние объекта описывается полями класса (переменными разного типа), а поведение объекта – его методами (процедурами и функциями). Классы представляют собой абстрактные описания структур данных, но сами данные они не содержат. Данные появляются тогда, когда по описаниям классов в памяти программы выделяется необходимое пространство и в нем создаются экземпляры класса, или объекты. Тогда для каждого поля класса отводится необходимая область памяти и в эту область можно поместить нужное значение.
n
n По названиям в соответствующих ячейках видно, что поля класса содержат в себе данные, описывающие состояние класса. Методы класса представляют реализацию некоторых действий, то есть описывают поведение класса. Например, метод класса «термометр» , который носит название «измерить температуру» , призван помещать значение температуры в поле с именем «температура» .
n n Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение – обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные. Например, устройство печати (принтер) – это аппаратный ресурс. Емкости жестких дисков – тоже аппаратный ресурс. Кроме аппаратных ресурсов компьютерные сети позволяют совместно использовать программные ресурсы. Так, например, для выполнения очень сложных и продолжительных расчетов можно подключиться к удаленной большой ЭВМ и отправить вычислительное задание на нее, а по окончании расчетов точно также получить результат обратно. Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют информационный ресурс. Роль этого ресурса сегодня видна наиболее ярко на примере Интернета, который воспринимается, прежде всего, как гигантская информационно-справочная система. Эти примеры с делением ресурсов на аппаратные, программные и информационные достаточно условны. На самом деле, при работе в компьютерной сети любого типа одновременно происходит совместное использование всех типов ресурсов. Так, например, обращаясь в Интернет за справкой о содержании вечерней телевизионной программы, безусловно используем чьи-то аппаратные средства, на которые работают чужие программы, обеспечивающие поставку затребованных нами данных. Также происходит и в любой другой сети.
n n n n n Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на модели OSI, модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections. Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO – International Standards Organization. Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи): Прикладной; Уровень представления; Сеансовый уровень; Транспортный уровень; Сетевой уровень; Уровень соединения; Физический уровень;
n n Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний уровень – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний (рис. 1). Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети – аппаратные протоколы, и характер взаимодействия программ и данных – программные протоколы.
Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства – интерфейсы и программные средства – программы поддержки протоколов. n Классифицировать компьютерные сети можно по различным признакам. По способу управления сетью есть централизованные, децентрализованные и смешанные сети. n По типу организации передачи данных бывают сети: n С коммутацией каналов; n С коммутацией сообщений; n С коммутацией пакетов; n По характеру функций реализуемых сетью бывают: n Вычислительные; n Информационные; n Смешанные или информационно-вычислительные. Информационновычислительная сеть создается с целью повышения оперативности обслуживания абонентов.
n n Топология сети – это общая схема соединения компьютеров в локальной сети. Они могут быть различными: Топология типа звезда. Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями (рис. 1).
n n Рис. 1 Топология в виде звезды Кольцевая топология. При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т. е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т. д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется (рис. 2).
n n Рис. 2 Кольцевая топология Шинная топология. При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.
n Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции (рис. 3). n Рис. 3 Шинная топология Древовидная структура ЛВС. Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных n сетей (рис. 4).
n n n Рис. 4 Древовидная структура Каждый с каждым. При таком соединений каждый компьютер соединяется со всеми компьютерами в сети. Самой главной классификацией является разделение сетей в зависимости от протоколов и расстояния между адресуемыми абонентами: Локальные сети. Такая сеть охватывает небольшую территорию и действует в пределах одного учреждения. Глобальные сети. Охватывает большие территории. Региональные сети. Существуют в пределах города или района.
2. Локальные сети. n n n Подобная сеть создается, как правило, для совместного использования ресурсов ЭВМ или данных в пределах одной организации или фирмы. Например, для коллективного использования дорогостоящих периферийных устройств, для коллективного использования некоторой базы данных или архивных данных. Она может использоваться и для передачи сообщений между пользователями. Локальная сеть – это компьютерная сеть, в которой ЭВМ расположены на небольшом расстоянии друг от друга, не использующая средства связи общего назначения типа телефонных сетей. (5; 589) Компьютеры локальной сети используют единый комплект протоколов для всех участников. По территориальному признаку локальные сети отличаются компактностью. Они могут объединять компьютеры одного помещения, этажа, здания, компактно расположенных сооружений. Группы сотрудников, работающих над одним проектом в рамках локальной сети, называются рабочими группами. В рамках одной локальной сети могут работать несколько рабочих групп. У участников рабочих групп могут быть разные права для доступа к общим ресурсам сети.
n n Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками называется администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной сети, называется системным администратором. Простейшее устройство для соединения между собой двух локальных сетей, использующих одинаковые протоколы, называется мостом. Мост может быть аппаратным или программным. Цель моста – не выпускать за пределы локальной сети данные, предназначенные для внутреннего использования. Для связи между собой нескольких локальных сетей, работающих по разным протоколам, служат специальные средства, называемые шлюзами. Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер – шлюзовый сервер, а может быть и компьютерная программа. При подключении локальной сети предприятия к глобальной сети важную роль играет понятие сетевой безопасности. В частности, должен быть ограничен доступ в локальную сеть для посторонних лиц извне, а также ограничен выход за пределы локальной сети сотрудников предприятия, не имеющих соответствующих прав. Для обеспечения сетевой безопасности между локальной и глобальной сетью устанавливают брандмауэры. Брандмауэром может быть специальный компьютер или компьютерная программа, препятствующая несанкционированному перемещению данных между сетями.
n n n Существуют различные каналы связи локальных сетей. Канал связи – это физическая среда передачи информации – важнейший компонент сети. Основная характеристика канала связи – пропускная способность, т. е. максимальная скорость передачи информации. В ЛС используются следующие виды каналов связи: Витая пара – проводной канал связи, содержащий пару скрученных проводников. Обладает малой пропускной способностью. Коаксильный кабель – обладает средней пропускной способностью. Оптоволоконный кабель – обладает высокой пропускной способностью. Существуют и беспроводные локальные сети. В них информация между ЭВМ передается в СВЧ-диапазоне, или с помощью инфракрасных лучей.
1. 2. Глобальные сети. n n n Глобальные сети имеют, как правило, увеличенные географические размеры. Они могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в том числе и использующие различные протоколы. Глобальные сети имеют и ряд других особенностей оп сравнению с локальными сетями: Глобальные сети, в основном используют в качестве каналов связи телефонные линии – это медленные каналы с высоким уровнем ошибок. Однако в настоящее время все более внедряются высокоскоростные и оптоволоконные каналы связи. ЭВМ подключаются к каналам связи с помощью специальных устройств, называемых модемами. Модем – это устройство, позволяющее обмениваться информацией между компьютерами через телефонную сеть путем взаимного преобразования цифровой и аналоговой информации. Конфигурация таких сетей может быть различной и в отличие от ЛС нерегулярна.
n n n n Internet — глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет более 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7— 10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой. В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов. Операционные системы, используемые в сети Internet, также отличаются разнообразием. Практически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики, сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т. п. Основное, что отличает Internet от других сетей, — это ее протоколы TCP/IP. Вообще, термин TCP/IP обычно означает все, что связано с протоколами взаимодействия между компьютерами в Internet.
n n n n n Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы, и даже саму сеть. TCP/IP — это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet. Свое название протокол TCP/IP получил от двух коммуникационных протоколов (или протоколов связи). Это Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP). Несмотря на то, что в сети Internet используется большое число других протоколов, сеть Internet часто называют TCP/IP-сетью, так как эти два протокола, безусловно, являются важнейшими. Все услуги, предоставляемые сетью Internet, можно условно поделить на две категории: обмен информацией между абонентами сети и использование баз данных сети. Для работы в Интернете необходимо: физически подключить компьютер к одному из узлов Всемирной сети; получить IP-адрес на постоянной или временной основе; установить и настроить программное обеспечение. Организации, предоставляющие возможность подключения к своему узлу и выделяющие IP-адреса, называются Поставщиками услуг Интернета или Интернет-провайдерами. Они оказывают подобную услугу на договорной основе. Подключение может быть выделенным или коммутируемым, по аналоговой или цифровой телефонной линии.
Скачать презентацию Лекция 4 Тема Концепция объектно-ориентированного программирования План
Презентация4.ppt