- •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
Вопросы для самоконтроля
Какая память в ПК является самой быстрой?
Объясните, в чем состоит принцип временной и пространственной локальности программы.
Какие способы существуют для согласования содержимого кэш-памяти и основной памяти?
Перечислите типы кэш-памяти.
Какие схемотехнические решения используются для повышения быстродействия DRAM?
В каких микросхемах динамической памяти используется включение некоторого количества статической памяти?
В каких микросхемах динамической памяти используется внутренняя конвейерная архитектура?
В каких микросхемах динамической памяти используются множественные банки памяти, функционирующие одновременно?
В каких микросхемах динамической памяти передача данных происходит по обоим уровням сигнала системного таймера?
Лекция 7. Внешняя память компьютера Введение
У оперативной памяти есть два важных недостатка. Первый — это цена. Второй недостаток связан с тем, что оперативная память полностью очищается при выключении компьютера, то есть ее нельзя использовать для длительного хранения программ и данных. Поэтому для длительного хранения больших объемов информации нужны другие носители. В качестве таких устройств используют магнитные, оптические, магнитооптические, электрические (флэш-память, EEPROM) и другие. Скорость обращения к данным у них в тысячи раз меньше, чем у оперативной памяти, но зато меньше цена хранения одного мегабайта.
Внешнее устройство (ВУ) хранения тем или иным способом подключается к компьютеру, в котором, как минимум, присутствуют процессор и оперативная память. Взаимодействие и обмен данными с ВУ осуществляется по инициативе компьютера (программы, выполняемой его процессором). В отличии от взаимодействия с внутренней памятью, с которой можно оперировать на уровне отдельных байтов, операции обмена с устройствами хранения всегда блочные (например – 512 байт).
По методу доступа к данным устройства внешней памяти разделяются на устройства с прямым доступом (или непосредственным) и устройства с последовательным доступом. В устройствах с прямым доступом есть возможность обращения к блокам по их адресам в произвольном порядке и, что важно, произвольное чередование операций записи и чтения (например, магнитные жесткие диски). В устройствах последовательного доступа произвольное чередование операций чтения и записи невозможно (затруднительно). Более того, например, в стримерах приходится вхолостую считывать или ускоренно перематывать многие блоки, чтобы найти искомый блок. Устройствами с последовательным доступом относятся и оптические диски. В этих устройствах данные записываются последовательно на один длинный спиральный трек. Программная эмуляция таких дисков создает лишь иллюзию прямого доступа, скрывая от пользователя подробности работы устройства.
Жесткий диск (Hard Disk Drive)
Наиболее известным, прошедшим испытание временем устройством хранения с прямым доступом являются так называемые жесткие диски (HDD — Hard Disk Drive) или винчестер. С момента появления первого накопителя на жестких магнитных дисках (НЖМД) прошло немногим более 50 лет, и достигнутый за это время отраслью прогресс с трудом поддается осмыслению. Первый НЖМД RAMAC350 был выпущен компанией IBM в июне 1956 году. Это было устройство размером с два холодильника ценой более 50 тыс. долларов. Носителем информации в нем служили 50 дисковых пластин диаметром 24 дюйма (61 см), характеристики же этого монстра по нынешним понятиям были просто смехотворными: емкость 5 Мбайт, скорость вращения 1200 об/мин, среднее время доступа 1 с, поверхностная плотность записи 2 Кбит/дюйм2. Емкость современного широко распространенного жесткого диска с двумя 9,5см пластинами ценой менее 150 долл., легко умещающегося на ладони, больше в 50 тыс. раз, а время доступа меньше в 100 раз. Самые же поразительные цифры дает сравнение поверхностных плотностей записи и стоимостей единицы емкости (мегабайта): первая увеличилась в 100 млн., а вторая уменьшилась в 25 млн. раз!