Rede e comunicação

O campo da rede e da comunicação inclui a análise, design, implementação e uso de local , área ampla e móvel redes que conectam os computadores. O Internet em si é uma rede que o torna viável para quase todos os computadores do mundo se comunicarem.



PARA rede de computadores conecta computadores através de uma combinação de sinais de luz infravermelha, transmissões de ondas de rádio, Telefone linhas, televisão cabos e links de satélite. O desafio para os cientistas da computação tem sido desenvolver protocolos (regras padronizadas para o formato e troca de mensagens) que permitem que os processos executados em computadores host interpretem os sinais que recebem e se envolvam em conversas significativas para realizar tarefas em nome dos usuários. Rede protocolos também incluem controle de fluxo, que evita que um remetente de dados sobrecarregue um receptor com mensagens que ele não tem tempo para processar ou espaço para armazenar, e controle de erro, que envolve detecção de erro de transmissão e reenvio automático de mensagens para corrigir tais erros. (Para alguns dos detalhes técnicos de detecção e correção de erros, Vejo teoria da informação.)



A padronização de protocolos é um esforço internacional. Visto que, de outra forma, seria impossível para diferentes tipos de máquinas e sistemas operacionais se comunicarem uns com os outros, a principal preocupação é que os componentes do sistema (computadores) sejam abertos. Essa terminologia vem dos padrões de comunicação de interconexão de sistemas abertos (OSI), estabelecidos pela Organização Internacional de Padronização. O modelo de referência OSI especifica a rede protocolo padrões em sete camadas. Cada camada é definida pelas funções nas quais depende da camada abaixo dela e pelos serviços que fornece à camada acima dela.



interconexão de sistemas abertos (OSI)

interconexão de sistemas abertos (OSI) O modelo de interconexão de sistemas abertos (OSI) para comunicação de rede. Estabelecido em 1983 pela Organização Internacional de Padronização, o modelo OSI divide os protocolos de rede (procedimentos padronizados para troca de informações) em sete camadas funcionais. Essa arquitetura de comunicação permite que os usuários finais empregando diferentes sistemas operacionais ou trabalhando em diferentes redes se comuniquem de forma rápida e correta. Encyclopædia Britannica, Inc.

Na parte inferior do protocolo está a camada física, contendo regras para o transporte de bits através de um link físico. A camada de link de dados lida com pacotes de dados de tamanho padrão e adiciona confiabilidade na forma de detecção de erros e bits de controle de fluxo. As camadas de rede e transporte dividem as mensagens em pacotes de tamanho padrão e os roteiam para seus destinos. A camada de sessão oferece suporte a interações entre aplicativos em duas máquinas que se comunicam. Por exemplo, ele fornece um mecanismo com o qual inserir pontos de verificação (salvando o status atual de uma tarefa) em uma transferência de arquivo longa para que, em caso de falha, apenas os dados após o último ponto de verificação precisem ser retransmitidos. A camada de apresentação se preocupa com funções que codificam dados, para que heterogêneo sistemas podem se envolver em uma comunicação significativa. No nível mais alto estão os protocolos que oferecem suporte a aplicativos específicos. Um exemplo de tal aplicação é o protocolo de transferência de arquivos (FTP), que governa a transferência de arquivos de um host para outro.



O desenvolvimento de redes e protocolos de comunicação também gerou sistemas distribuídos, nos quais os computadores conectados em uma rede compartilham dados e tarefas de processamento. Um sistema de banco de dados distribuído, por exemplo, tem um banco de dados espalhado entre (ou replicado em) diferentes sites da rede. Os dados são replicados em sites espelho e a replicação pode melhorar a disponibilidade e a confiabilidade. Um DBMS distribuído gerencia um banco de dados cujos componentes são distribuídos em vários computadores em uma rede.



Uma rede cliente-servidor é um sistema distribuído no qual o banco de dados reside em um computador (o servidor) e os usuários se conectam a esse computador pela rede a partir de seus próprios computadores (os clientes). O servidor fornece dados e responde às solicitações de cada cliente, enquanto cada cliente acessa os dados no servidor de forma independente e ignorante da presença de outros clientes acessando o mesmo banco de dados. Os sistemas cliente-servidor exigem que ações individuais de vários clientes para a mesma parte do banco de dados do servidor sejam sincronizadas, para que os conflitos sejam resolvidos de forma razoável. Por exemplo, as reservas de passagens aéreas são implementado usando um modelo cliente-servidor. O servidor contém todos os dados sobre os próximos voos, como reservas atuais e designação de assentos. Cada cliente deseja acessar esses dados com o propósito de reservar um voo, obter uma atribuição de assento e pagar pelo voo. Durante esse processo, é provável que duas ou mais solicitações de clientes queiram acessar o mesmo voo e que haja apenas um assento a ser atribuído. O software deve sincronizar essas duas solicitações para que o assento restante seja atribuído de maneira racional (geralmente para a pessoa que fez a solicitação primeiro).

Outro tipo popular de sistema distribuído é o pessoa para pessoa rede. Ao contrário das redes cliente-servidor, uma rede ponto a ponto assume que cada computador (usuário) conectado a ela pode atuar como cliente e como servidor; portanto, todos na rede são pares. Esta estratégia faz sentido para grupos que compartilham coleções de áudio no Internet e para organizar redes sociais como LinkedIn e Facebook . Cada pessoa conectada a essa rede recebe informações de outras pessoas e compartilha suas próprias informações com outras pessoas.



Sistemas operacionais

Um sistema operacional é uma coleção especializada de software que fica entre a hardware arquitetura e suas aplicações. Ele executa uma série de atividades fundamentais, como gerenciamento de sistema de arquivos, agendamento de processos, memória alocação, rede interface e compartilhamento de recursos entre os usuários do computador. Os sistemas operacionais evoluíram em sua complexidade ao longo do tempo, começando com os primeiros computadores na década de 1960.

Nos primeiros computadores, o usuário digitava programas em fitas perfuradas ou cartões, que eram lidos no computador, montados ou compilados e executados. Os resultados foram então transmitidos para uma impressora ou fita magnética. Esses primeiros sistemas operacionais envolvidos no processamento em lote; ou seja, lidar com sequências de tarefas que são compiladas e executadas uma de cada vez, sem intervenção do usuário. Acompanhando cada trabalho em um lote, havia instruções para o sistema operacional (SO) detalhando os recursos necessários para o trabalho, como a quantidade de tempo de CPU necessária, os arquivos necessários e os dispositivos de armazenamento nos quais os arquivos residiam. Desses primórdios surgiu o conceito-chave de um sistema operacional como um alocador de recursos. Esse papel tornou-se mais importante com o surgimento da multiprogramação, em que vários trabalhos residem no computador simultaneamente e compartilham recursos, por exemplo, sendo alocado por sua vez, quantidades fixas de tempo de CPU. Um hardware mais sofisticado permitia que um trabalho lesse dados enquanto outro escrevia em uma impressora e outro realizava cálculos. O sistema operacional, portanto, gerenciava essas tarefas de forma que todos os trabalhos fossem concluídos sem interferir uns nos outros.



O advento do compartilhamento de tempo, no qual os usuários inserem comandos e recebem os resultados diretamente em um terminal, acrescentou mais tarefas ao sistema operacional. Processos conhecidos como manipuladores de terminal eram necessários, junto com mecanismos como interrupções (para chamar a atenção do sistema operacional para lidar com tarefas urgentes) e buffers (para armazenamento temporário de dados durante a entrada / saída para tornar a transferência mais suave). Os grandes computadores modernos interagem com centenas de usuários simultaneamente, dando a cada um a percepção de ser o único usuário.



Outra área de pesquisa de sistema operacional é o design de memória virtual. A memória virtual é um esquema que dá aos usuários o ilusão de trabalhar com um grande bloco de contíguo espaço de memória (talvez até maior do que a memória real), quando na realidade a maior parte de seu trabalho está no armazenamento auxiliar (disco). Blocos de tamanho fixo (páginas) ou blocos de tamanho variável (segmentos) do trabalho são lidos na memória principal conforme necessário. Perguntas como quanto espaço de memória principal para distribuir para os usuários e quais páginas ou segmentos devem ser devolvidos ao disco (trocados) para abrir espaço para as páginas ou segmentos de entrada devem ser endereçados para que o sistema execute os trabalhos com eficiência.

Os primeiros sistemas operacionais comercialmente viáveis ​​foram desenvolvidos pela IBM na década de 1960 e eram chamados de OS / 360 e DOS / 360. Unix foi desenvolvido na Bell Laboratories no início dos anos 1970 e desde então gerou muitas variantes, incluindo Linux , Berkeley Unix, GNU e Da Apple iOS. Os sistemas operacionais desenvolvidos para os primeiros computadores pessoais na década de 1980 incluíam os da IBM (e mais tarde Da Microsoft ) DOS, que evoluiu para vários sabores de Windows. Um importante desenvolvimento do século 21 em sistemas operacionais foi que eles se tornaram cada vez mais independentes da máquina.



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