
- •Кафедра – Информационно- Коммуникационные Технологии
- •Лекция 1. Введение в дисциплину – эвм и периферийные устройства
- •1.1 История развития вычислительной техники
- •1.2 Основные принципы построения эвм
- •Поколения эвм
- •Классификация эвм
- •Вопросы
- •Лекция 2. Компьютер – общие сведения
- •2.1 Основные узлы пк – «Материнская плата»
- •2.2 Основные компоненты компьютера:
- •2.3 Интерфейсные шины
- •2.4 Основные периферийные устройства компьютера
- •Вопросы и задания
- •Лекция 3. Представление данных в эвм.
- •3.1 Форматы файлов
- •3.2 Кодирование чисел
- •3.3 Кодирование текста
- •3.4 Кодирование графической информации
- •3.5 Кодирование звука
- •3.6 Типы данных
- •Лекция 4. Структурная организация эвм - процессор Введение
- •Что известно всем
- •4.1 Микропроцессорная система
- •4.2 Что такое микропроцессор?
- •4.3 Основной алгоритм работы процессора
- •Алу Запросы на пре-ия и пдп
- •4.4 Программный код и система команд
- •4.5 Микроархитектура процессора
- •512 Кбайт
- •Лекция 5. Микропрограммное устройство управления
- •5.1 Устройство управления
- •5.2 Микропроцессорная память
- •5.3 Структура адресной памяти процессора
- •5.4 Интерфейсная часть мп
- •5.5 Назначение и функции чипсета в микропроцессорной системе
- •Лекция 6. Организация памяти
- •6.1 Организация подсистемы памяти в пк
- •6.2 Оперативная память
- •6.4 Технологии оперативной памяти
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 7. Внешняя память компьютера Введение
- •Жесткий диск (Hard Disk Drive)
- •Общее устройство нжмд
- •Пластины (диски)
- •Головка записи-чтения
- •Позиционер
- •Контроллер
- •Производительность
- •Структура хранения информации на жестком диске
- •Кластер
- •Магнитооптические диски
- •Лазерные компакт-диски cd - rom
- •Дисковые массивы и уровни raid
- •Raid 0: Базовая конфигурация.
- •Raid1: Зеркальные диски.
- •Raid 2: матрица с поразрядным расслоением
- •Raid 3: аппаратное обнаружение ошибок и четность
- •Raid 4: внутригрупповой параллелизм
- •Raid 5: четность вращения для распараллеливания записей
- •Raid 6: Двумерная четность для обеспечения большей надежности
- •Флэш-память
- •Вопросы и задания
- •Лекция 8. Логическая организация памяти
- •Виртуальная память
- •Основная память
- •Дисковая память
- •Страничная организация памяти
- •Преобразование адресов
- •Сегментная организация памяти.
- •Свопинг
- •Вопросы и задания
- •Лекция 9. Методы адресации
- •Лекция 10. Архитектура risc-процессоров
- •10.1 Основные черты risc-процессоров
- •10.2 Risc-процессоры 3-го поколения
- •Структура процессоров Alpha: 21064, 21264
- •10.3Пиковая производительность risc-процессоров
- •10.4 Области применения risc-процессоров
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 11. Высокопроизводительные вс
- •11.1 Параллельная обработка данных на эвм
- •Закон Амдала
- •11.2 История появления параллелизма в архитектуре эвм
- •11.3 Классы параллельных систем
- •11.4 Технологии параллельного программирования
- •11.5 Оценки производительности супер-эвм
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 12. Особенности архитектуры современных высокопроизводительных вс Введение
- •Параллельные системы
- •Классификация архитектур по параллельной обработке данных
- •Вычислительные Системы
- •Параллелизм на уровне команд – однопроцессорные архитектуры
- •Конвейерная обработка
- •Суперскалярные архитектуры
- •Мультипроцессорные системы на кристалле
- •Технология Hyper-Threading
- •Многоядерность — следующий этап развития
- •Вопросы и задания
- •Лекция 13. Организация обмена в вычислительной системе
- •13.1 Система прерываний и исключений в архитектуре ia-32
- •13.2 Расширенный программируемый контроллер прерываний (apic)
- •13. 3 Обработка прерываний на основе контроллера 8259a
- •13.4 Подсистема прямого доступа к памяти
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 14. Интерфейсы вычислительных систем
- •14.1 Типы и характеристики интерфейсов
- •14.2 Архитектура системных интерфейсов
- •14.3 Системные интерфейсы для пк
- •14.5 Интерфейс pci
- •14.6 Порт agp
- •14.8 Интерфейсы накопителей
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 15. Интерфейсы периферийных устройств
- •15.1 Интерфейсы scsi
- •15.2 Интерфейс rs-232c
- •15.3 Интерфейс ieee 1284
- •15.4 Инфракрасный интерфейс
- •15.5 Интерфейс usb
- •15.6 Интерфейс ieee 1394 - FireWire
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 16. Состав, классификация и характеристики периферийных устройств
- •16.1 Классификация периферийных устройств
- •16.2 Видеосистема
- •16.3 Видеоадаптеры
- •16.5 Аудиосистема
- •Контрольные вопросы
- •Список основной литературы
- •Список дополнительной литературы
- •Приложение Классификация и основные определения пу.
- •Общая характеристика клавиатуры.
- •Интерфейс клавиатуры и мыши.
- •Скан-коды и системная поддержка.
- •Манипуляторы-указатели
- •Общая характеристика методов вывода изображений.
- •Графический режим.
- •Текстовый режим.
- •Трехмерная графика и способы обработки видеоизображений.
- •Принципы передачи цветных телевизионных изображений.
- •Объединение компьютерной графики и телевизионного изображения.
- •Стандарты кодеков изображений mpeg.
- •Основные технические характеристики.
- •Управление монитором.
- •Плоские дисплеи.
- •Интерфейсы дисплеев.
- •Функциональная схема адаптеров дисплеев
- •Графический процессор адаптера, принцип работы тракта записи.
- •Принцип считывания со сравниванием цветов в графическом адаптере.
- •Параметры видеосистемы.
- •Принципы построения различных типов принтеров.
- •Форматы данных и интерфейсы принтеров
- •Системная поддержка принтеров.
- •Принципы хранения информации.
- •Хранение информации на магнитных дисках.
- •Накопители на гибких магнитных дисках (нгмд).
- •Интерфейс и контроллер нгмд.
- •Конструкция накопителя на жестких магнитных дисках (нжмд).
- •Основные характеристики винчестеров.
- •Особенности функционирования винчестеров
- •Магнитооптические диски.
- •Флэш-память.
- •Основы цифровой обработки сигналов.
- •Звуковая карта пк.
- •Интерфейсы звуковых карт.
- •Проводные интерфейсы связи.
- •40. Беспроводные интерфейсы связи. Инфракрасный интерфейс.
- •Беспроводные интерфейсы связи. Радиоинтерфейс Bluetooth.
- •Модемы. Структурная схема устройства.
- •Основные принципы шинной связи, управление шиной.
- •Арбитраж шин.
- •Передача информации шинами по блочно.
- •Шины расширения.
- •Параллельные шины.
- •Последовательные шины
Лекция 1. Введение в дисциплину – эвм и периферийные устройства
В этой лекции кратко приведена история развития информатики, рассматриваются принципы построения, поколения и классификация ЭВМ и принципы их построения, а также основные модели ЭВМ.
Цель: познакомить учащихся с историей развития информатики, сформировать знания о принципах построения ЭВМ, и умения определять, к какому классу ЭВМ относятся современные вычислительные машины.
1.1 История развития вычислительной техники
В эпоху всеобщей компьютеризации информационная подготовка становится насущной потребностью каждого человека. Тем более это важно для тех, кто выбрал информационные технологии своей специальностью. Постигать новое разумнее, основываясь на уже известном, хорошо опробованном и показавшем свои преимущества. Историю развития информатики можно начинать с глубины веков, ведь информацией называют любые сведения о событиях, процессах или объектах, являющиеся предметом восприятия, передачи, преобразования и хранения. Однако основы информационной теории и техники как таковой были заложены в XVII веке Шиккардом, Паскалем и Лейбницем. Вот они - этапы большого пути:
1623 г. - В. Шиккард, профессор Тюбингенского университета предложил агрегат, состоящий из суммирующего и множительного устройства.
1642 г. - Блез Паскаль продемонстрировал в Люксембургском дворце машину, которая могла складывать и вычитать.
1673 г. - немецкий математик и философ Г. Лейбниц представил в Парижской академии вычислитель, выполняющий все 4 арифметических действия.
1812 - 1823 гг. - профессор Кембриджского университета Чарльз Беббидж построил разностную машину, а в 1835 г. он же представил проект аналитической машины (прообраз ПК): склад, мельница, управляющий. Фрагмент такого вычислителя построил сын ученого, а программы для него готовила первый программист Ада Лавлейс (Байрон).
1880 г. - Г. Холлерит сконструировал электромеханический перфокарточный табулятор, который использовался при переписи населения в США и в России.
1911 г. - механик А.Н. Крылов построил уникальный аналоговый решатель дифференциальных уравнений.
1918 г. - М.А. Бонч-Бруевич изобрел триггер.
1919 г. - академик Н.Н. Павловский создал аналоговую вычислительную машину.
1928 г. - основана фирма Motorola для производства электронных узлов вычислителей.
1936 г. - английский математик А. Тьюринг опубликовал доказательство того, что любой алгоритм может быть реализован с помощью дискретного автомата.
1939 г. - американский инженер Дж. Стибниц создал релейную машину BELL.
1939 г. - У. Хьюлетт и Д. Паккард основали компанию для производства компонентов первых вычислителей.
1946 г. - Джон фон Нейман и Гольдстейн опубликовали статью "Предварительное обсуждение логической конструкции ЭВМ".
1947 г. - Шокли и др. изобрели транзистор.
1948 г. - в Массачусетском университете был построен первый компьютер с памятью EDVAC.
1949 г. - Морис Уилкс построил компьютер EDSAC в соответствии с принципами фон Неймана.
1957 г. - Б. Нойс и Г. Мур открыли первую в мире компанию по производству полупроводниковых приборов, спустя 10 лет ими была создана фирма "Intel Corporation".
1971 г. - сотрудник фирмы Intel Д. Хофф создает первый микропроцессор i4004.
1975 г. - рождение корпорации "Microsoft Corporation".
1977 г. - Стефен Возняк и Стивен Джобс собирают первый настольный компьютер "Apple".
1981 г. - IBM представляет свой первый персональный компьютер IBM PC.
История развития информатики в СССР
История развития информатики в СССР начинается в первые послевоенные годы. В конце 1948 г. 12 научных сотрудников и 15 техников под руководством С.А. Лебедева начали работу над малой электронно-счетной машиной (МЭСМ). Машина, выполненная на базе 7500 ламп на площади в 64 м2, была собрана за два года и потребляла 25 кВт электроэнергии.
1952 г. - выпущена большая электронно-счетная машина (БЭСМ) на 4500 лампах, выполнявшая до 10000 операций в секунду.
1956 г. - доклад Лебедева на конференции в городе Дармштадте произвел настоящий фурор. БЭСМ (8 тыс. оп./с) была признана лучшей ЭВМ в Европе.
С 1958 г. начался промышленный выпуск ЭВМ в СССР.
1959 г. - ЭВМ М-20 (20 тыс. оп./с).
1967 г. - БЭСМ-6 (1 млн. оп./с). Впервые реализованы идеи параллелизма. Было выпущено 350 машин со сроком эксплуатации - 25 лет. Последние БЭСМ демонтированы в середине 90-х г.
30 декабря 1967 г. вышло постановление Совмина СССР о разработке ЕС ЭВМ.
1979 г. - "Эльбрус-1", 10 ЦП на БИС с общей памятью, производительность - 1,5 - 10 млн. оп./с.
1985 г. - "Эльбрус-2", производительность более 100 млн.оп./с.
1991 г. - "Эльбрус-3", для 16 ЦП производительность - 1 млрд. оп./с.