
- •Сборник методических указаний к лабораторным работам
- •Вычислительные машины, системы и сети
- •2. Основы теории 133
- •Лабораторная работа № 1. Классификация эвм и архитектура вычислительных систем
- •1. Цель и задачи работы.
- •Знать классификацию эвм и архитектуру вычислительных систем
- •2.Основы теории.
- •2.1 Классификация эвм
- •2.2 Архитектура вычислительных систем
- •1. Режимы работы эвм
- •3. Объект изучения.
- •4. Порядок выполнения работы
- •2. Изучить классификацию эвм и архитектуру вычислительных систем,
- •Список литературы.
- •Цель и задачи работы.
- •2. Основы теории
- •Системная шина
- •Основная память
- •Внешняя память
- •Блок питания
- •Внешние устройства
- •Дополнительные интегральные микросхемы
- •3. Элементы конструкции пк
- •Основные устройства пк
- •1. Микропроцессор
- •2. Системная плата
- •Системный и периферийные интерфейсы (шины)
- •Шины расширений
- •Локальные шины
- •Периферийные шины
- •Универсальные последовательные периферийные шины
- •3. Объект изучения.
- •4. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 3.Запоминающие устройства персонального компьютера
- •2. Основы теории
- •2.1 Запоминающие устройства
- •1. Общая характеристика зу
- •2. Основная память Статическая и динамическая память
- •Регистровая кэш-память
- •Основная память
- •Типы оперативной памяти
- •Постоянные запоминающие устройства
- •2. Внешние запоминающие устройства
- •Магнитные диски
- •Файлы, их виды и организация
- •Логическая организация файловой системы
- •Спецификация файла
- •Размещение информации на дисках
- •Адресация информации на диске
- •Файловая система ntfs
- •Накопители на жестких магнитных дисках
- •Устройства флэш-памяти
- •Дисковые массивы raid
- •Накопители на гибких магнитных дисках
- •Накопители на оптических дисках
- •Накопители на магнитной ленте
- •3. Объект изучения.
- •4. Порядок выполнения работы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 4. Внешние устройства пк
- •Цель и задачи работы
- •2.Основы теории
- •1. Видеоподсистема
- •Видеомониторы на базе элт
- •Видеомониторы на плоских панелях
- •Видеоконтроллеры
- •2. Принтеры
- •3. Сканеры
- •4. Многофункциональные устройства
- •5. Дигитайзеры
- •6. Плоттеры
- •7. Компьютерные средства обеспечения звуковых технологий
- •2.Основы теории
- •Виды локальных вычислительных сетей
- •Одноранговые локальные сети
- •Серверные локальные сети
- •Устройства межсетевого интерфейса
- •Базовые технологии локальных сетей
- •Методы доступа к каналам связи
- •Сетевая технология ieee802.3/Ethernet
- •Технология ieee 802.5/Token Ring
- •Технология arcnet
- •Технология fddi
- •2. Изучить виды и функционирование локальных вычислительных сетей,
- •Лабораторная работа № 6. Программное, информационное и техническое обеспечение сетей
- •2. Основы теории
- •2.1. Программное и информационное обеспечение сетей
- •2.2 Основные принципы построения компьютерных сетей
- •Классификация и архитектура информационно-вычислительных сетей
- •Виды информационно-вычислительных сетей
- •Модель взаимодействия открытых систем
- •2.3. Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей
- •Серверы и рабочие станции
- •Линии и каналы связи
- •Маршрутизаторы и коммутирующие устройства
- •Модемы и сетевые карты
- •Объектом изучения является программное, информационное и техническое обеспечение сетей
- •2. Изучить программное, информационное и техническое обеспечение сетей
- •Лабораторная работа № 7. Глобальная информационная сеть Интернет
- •2. Основы теории
- •2.1 Глобальная информационная сеть Интернет
- •Общие сведения о сети Интернет
- •Протоколы общения компьютеров в сети
- •3. Объект изучения.
- •4. Порядок выполнения работы
- •Список литературы.
- •Каналы связи
- •Цифровые каналы связи
- •Системы оперативной связи
- •Телефонная связь
- •Радиотелефонная связь
- •Транкинговая связь
- •Пейджинговые системы связи
- •Персональная спутниковая радиотелефонная связь
- •Спутниковые навигационные системы
- •Компьютерные системы оперативной связи
- •Системы передачи документированной информации
- •Телеграфная связь
- •Дейтафонная связь
- •Факсимильная связь
- •3. Объект изучения.
- •4. Порядок выполнения работы
- •Список литературы
Регистровая кэш-память
Регистровая кэш-память – высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кэш-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название кэш (cache), что в переводе с английского означает «тайник».
В кэш-памяти хранятся копии блоков данных тех областей оперативной памяти, к которым выполнялись последние обращения, и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы – быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в кэш-память. В кэш-память записываются и результаты операций, выполненных в МП.
По принципу записи результатов в оперативную память различают два типа кэш-памяти:
в кэш-памяти «с обратной записью» результаты операций, прежде чем их записать в ОП, фиксируются, а затем контроллер кэш-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;
в кэш-памяти «со сквозной записью» результаты операций одновременно, параллельно записываются и в кэш-память, и в ОП.
Микропроцессоры начиная от МП 80486 обладают встроенной в основное ядро МП кэш-памятью (или кэш-памятью 1-го уровня – L1), чем, в частности, и обусловливается их высокая производительность. Микропроцессоры Pentium имеют кэш-память отдельно для данных и отдельно для команд: у Pentium емкость этой памяти небольшая – по 8 Кбайт, у Pentium MMX – по 16 Кбайт. У Pentium Pro и выше кроме кэш-памяти 1-го уровня есть и встроенная на микропроцессорную плату кэш-память 2-го уровня (L2) емкостью от 128 Кбайт до 2048 Кбайт. Эта встроенная кэш-память работает либо на полной тактовой частоте МП, либо на его половинной тактовой частоте.
Следует иметь в виду, что для всех МП может использоваться дополнительная кэш-память 2-го (L2) или 3-го (L3) уровня, размещаемая на материнской плате вне МП, емкость которой может достигать нескольких мегабайтов (кэш на MB относится к уровню 3, если МП, установленный на этой плате, имеет кэш 2-го уровня). Время обращения к кэш-памяти зависит от тактовой частоты, на которой кэш работает, и составляет обычно 1-2 такта. Так, для кэш-памяти L1 МП Pentium характерно время обращения 2-5 нс, для кэш-памяти L2 и L3 это время доходит до 10 нс. Пропускная способность кэш-памяти зависит и от времени обращения, и от пропускной способности интерфейса и лежит в широких пределах от 300 до 3000 Мбайт/с.
Использование кэш-памяти существенно увеличивает производительность системы. Чем больше размер кэш-памяти, тем выше быстродействие, но эта зависимость нелинейная. Имеет место постепенное уменьшение скорости роста общей производительности компьютера с ростом размера кэш-памяти. Для современных ПК рост производительности, как правило, практически прекращается после 1 Мбайт кэш-памяти L2. Создается кэш-память на основе микросхем статической памяти.
Основная память
Основная память (ОП) содержит оперативное (RAM – Random Access Memory) и постоянное (ROM – Read Only Memory) запоминающие устройства.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе в текущий интервал времени. ОЗУ – энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют микросхемы динамической памяти DRAM. Это большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов – полупроводниковых конденсаторов. Наличие заряда в конденсаторе обычно означает «1», отсутствие заряда – «0». Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных модулей памяти – небольших плат с напаянными на них одной или, чаще, несколькими микросхемами. Эти модули вставляются в разъемы – слоты на системной плате. На материнской плате может быть несколько групп разъемов – банков – для установки модулей памяти; в один банк можно ставить лишь блоки одинаковой емкости, например, только по 128 Мбайт или только по 256 Мбайт; блоки разной емкости можно устанавливать только в разных банках.
В настоящее время используются следующие конструктивы модулей (микросхем) оперативной памяти:
SIMM;
DIMM;
RIMM.
SIMM (Single In-line Memory Module) представляет собой печатную плату с односторонним краевым разъемом типа слот. Микросхемы SIMM бывают двух разных типов: короткие на 30 контактов (длина 75 мм) и длинные на 72 контакта (длина 100 мм). Модули SIMM имеют емкость 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16, 32 и 64 Мбайт. Модули SIMM выпускаются с контролем и без контроля по четности и с эмуляцией контроля по четности. Память SIMM отличается также низким быстродействием – обычно она имеет время обращения 60 и 70 нс. Сейчас такое время обращения считается нежелательным, поэтому модули SIMM встречаются только в устаревших ПК (с 386 и 486 МП).
DIMM (Dual In-line Memory Module) – более современные модули, имеющие 168-контактные разъемы (длина модуля 130 мм); могут устанавливаться только на те типы системных плат, которые имеют соответствующие разъемы. Появление DIMM стимулировалось выпуском процессоров Pentium, имеющих 64-битовую шину данных. Емкость модулей DIMM: 16, 32, 64, 128, 256 и 512 Мбайт. Время обращения, характерное для современных модулей DIMM, работающих на частоте 100 и 133 МГц (модули РС100, РС133), лежит в пределах 6-10 нс.
RIMM (Rambus In-line Memory Module) – новейший тип оперативной памяти. Модули RIMM могут быть использованы на системных платах с форм-фактором ATX, BIOS и чипсеты которых согласованы с данным типом памяти. Среди микросхем фирмы Intel это чипсеты i820, 1840, i850 и их модификации. На системной плате предусматривается до четырех разъемов под данные модули. Необходимо отметить, что модули RIMM требуют интенсивного охлаждения. Это связано со значительным энергопотреблением и, соответственно, тепловыделением, что обусловлено высоким быстродействием данных модулей памяти (время обращения 5 нc и ниже). В настоящее время спецификации определяют три типа модулей, различающихся рабочими частотами и пропускной способностью. Обозначаются они как RIMM PC800, RIMM PC700, RIMM PC600. Наиболее быстродействующими являются модули RIMM PC800, работающие с чипсетом i850 на внешней тактовой частоте 400 МГц и имеющие пропускную способность 1,6 Гбайт/с. Модули RIMM PC600 и RIMM PC700 предназначены для работы на повышенных частотах шины памяти, например на частоте 133 МГц, поддерживаемой современными чипсетами.