1379

Се р и я в н у т р и в у з о в с к и х

ме т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

Кафедра «Прикладная информатика в экономике»

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ, СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Методические указания к дисциплине «Вычислительные системы, сети и

телекоммуникации»

Составитель Ю.П.Токарев, С.Ю.Пестова

Омск 2018

Рецензент

Доктор технических наук, профессор, С.Н. Чуканов (Заведующий кафедрой «Компьютерные информационные автоматизированные системы» ФГБОУ ВО СибАДИ.)

Работа утверждена редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний.

В 94 «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» [Электронный ресурс] : Методические указания / сост. Ю.П.Токарев, С.Ю.Пестова. – (Серия

внутривузовских методических указаний СибАДИ). – Электрон. дан. –

Омск : СибАДИ, 2018. – Режим доступа: http://bek.sibadi.org/fulltext/bn1167.pdf,

свободный после авторизации. – Загл. с экрана.

По темам изложен материал, необходимый для выполнения лабораторных работ, дана рекомендуемая литература и перечень дополнительных ресурсов, необходимых для освоения дисциплины «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации». Для самостоятельной подготовки к промежуточной аттестации сформированы вопросы и типовые тесты.

Имеется интерактивное оглавление в виде закладок.

Методические указания предназначены для бакалавров направления 09.03.03 «Прикладная информатика». Также могут быть использованы как дополнительный учебный материал в различных информационных дисциплинах для формирования профессиональных компетенций.

Издание подготовлено на кафедре «Прикладная информатика в экономике».

Текстовое (символьное) издание ( )

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM;

1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader

Издание первое. Дата подписания к использованию Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

СОДЕРЖАНИЕ

2.12Лабораторная работа 6. Базовая диагностика сетевых

ВВЕДЕНИЕ

Под управление рисками понимается процесс принятия и выполнения управленческих решений, направленных на снижение вероятности возникновения неблагоприятного результата и минимизацию возможных потерь проекта, вызванных его реализацией.

Тогда как теория принятия решений использует осмысленные процедуры выбора наилучшей из нескольких возможных альтернатив. Насколько правильным будет выбор, зависит от качества данных, используемых при описании ситуации, в которой принимается решение. С этой точки зрения процесс принятия решений может принадлежать

кодному из трех возможных условий:

принятие решений в условиях определенности, когда данные известны точно;

принятие решений в условиях риска, когда данные можно описать с помощью вероятностных распределений;

принятие решений в условиях неопределенности, когда данным нельзя приписать относительные весовые коэффициенты, которые представляли бы степень их значимости в процессе принятия решений.

Цель дисциплины «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» заключается в формирование у студентов базовой системы знаний в области устройства средств вычислительной техники, принципов организации вычислительных систем и сетей.

Задачи изучения дисциплины:

числительной техники и перспективных разработках в этой области;изучение устройства основных компонент компьюте-

ра;

формирование представления о топологиях вычислительных систем и сетей, способах параллельной обработки информации;

формирование системного подхода к процессам обработки информации;

изучение информационных систем с точки зрения технического устройства средств обработки информации

Лабораторные работы помогут студентам приступить к изучению следующих дисциплин:

Сетевое администрирование и серверное программное обеспечение

Введение в маршрутизацию и коммутацию на предприятии Проектный практикум

В результате изучения дисциплины студент должен знать: стандарты разработки вычислительных систем; процессы и методы взаимодействия с информацией, осуществляемые с применением устройств вычислительной техники, а также средства телекоммуникации; понятие о моделировании систем, как одной из категорий теории познания; принципы построения и алгоритмы функционирования аппаратных и программных средств передачи данных; принципы организации локальных, корпоративных и глобальных сетей; основные подходы, идеи, методы, принципы и способы обоснования выбора и реализации проектных решений по видам обеспечения вычислительных информационных систем, сетей и телекоммуникаций. Студент научится использовать нормативноправовые документы, международные и отечественные стандарты в области информационных систем и технологий; характеризовать инструментальную базу информационных технологий; решать прикладные задачи с использованием предметных информационных технологий; проектировать компьютерные и телекоммуникационные сети; осуществлять выбор методов защиты информации в сетях; использовать современные пакеты прикладных программ для расчета и обоснования выбора проектных решений.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

1.1. Основные функциональные элементы ЭВМ

Вопросы для рассмотрения: Дешифратор. Шифратор.

Триггер.

Рекомендуемая литература: 3, 6. Перечень дополнительных ресурсов: 2, 5.

Дешифратором называется комбинационная схема, имеющая n входов и 2n выходов и преобразующая двоичный код на своих входах в унитарный код на выходах. Унитарным называется двоичный код, содержащий одну и только одну единицу, например 00100000.

Дешифраторы широко применяются в различных устройствах компьютеров. Прежде всего, они используются для выбора ячейки запоминающего устройства, к которой производится обращение для записи или считывания информации. При этом часть разрядов адресного кода может дешифрироваться дешифраторами, выполненными в виде отдельных интегральных схем, а другая часть разрядов (обычно младшая) дешифрируется с помощью дешифраторов, встроенных непосредственно в БИС запоминающего устройства. Кроме того, дешифраторы находят применение в устройстве управления для определения выполняемой операции, построения распределителей импульсов и в других блоках.

Шифратор – схема, имеющая 2n входов и n выходов, функции которой во многом противоположны функции дешифратора.

Триггер – электронная схема, обладающая двумя устойчивыми состояниями. Переход из одного устойчивого состояния в другое происходит скачкообразно под воздействием управляющих сигналов. При этом также скачкообразно изменяется уровень напряжения на выходе триггера.

1.2. Счетчики и регистры ЭВМ

Вопросы для рассмотрения: Схема и временная диаграмма работы счетчика. Схемы и временные диаграммы работы регистров хранения и сдвига.

Рекомендуемая литература: 3, 6.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 4.

Каждой переменной, представленной в алгоритме, в схеме должен соответствовать элемент хранения. Разрядность модуля произведения равна сумме разрядностей сомножителей. Умножение двоичного числа на 2-i обеспечивается сдвигом этого числа вправо на соответствующее количество разрядов. Переход к анализу очередного разряда множителя (i = i + 1) может быть обеспечен сдвигом регистра множителя на один разряд в сторону старших разрядов.

Структурная схема устройства представлена на рис. 1 Временная диаграмма управляющих сигналов, поступающих

на арифметико-логическое устройство, показана на рис. 1.

Рис 1 - Структурная схема арифметического устройства для

выполнения операции умножения со старших разрядов множителя чисел, заданных в прямом коде

Работа схемы

Такт 1. Загрузка модулей операндов в регистры RGX, RGY, а их знаков – в триггеры TX и TY. Сброс в "0" регистра результата

RGZ.

Такт 2. Запись знака результата в триггер TZ.

Такт 3. Сдвиг регистра RGX на один разряд вправо. Через время, равное задержке на переключение регистров и

комбинационных схем, на выходе комбинационного сумматора и,

следовательно, на входе регистра RGZ устанавливается результат

0+y1• |X|•2-1.

Такт 4. Загрузка RGZ: |Z|=|Z|+y1• |X|•2-1.

Такт 5. Сдвиг RGX на 1 разряд вправо: |X| = |X|•2-1. Сдвиг RGY на 1 разряд влево: i=i+1.

Устройство управления проверяет условие окончания операции: i > n.

Такты (6,7), (8,9), (10,11) ... Повтор действий тактов (4,5) с анализом других значений yi. В такте 10 в регистре RGZ формируется модуль произведения. Такт 11 используется лишь для определения условия окончания операции умножения.

1.3. Арифметико-логическое устройство ЭВМ

Вопросы для рассмотрения: Арифметико-логическое устройство. Структурная схема арифметического устройства. Умножения чисел с фиксированной запятой. Оборудование, необходимое для реализации АЛУ.

Рекомендуемая литература: 3, 6. Перечень дополнительных ресурсов: 1, 2.

Арифметико-логическое устройство(АЛУ) является узлом ЭВМ, который выполняет арифметические и логические операции над данными, обрабатываемыми ЭВМ.

В общем случае многофункциональное АЛУ включает операционную часть (ОУ) и устройство управления (УУ), которое осуществляет вторичную дешифрацию кода команды и определяет выполняемую в АЛУ операцию.

Исходные данные (операнды) по командам УУ считываются из

ОЗУ в регистры первого ивторого операндов (связь 1).

Из УУ в блок управления АЛУ поступает команда на выполнение той или иной операции (связь 2), которая передается им в операционную часть (связь 3).

В соответствии с этой командой операционная часть выполняет нужное действие с данными, которые выбираются изрегистров первого и второго операндов (связь 6). Результат заносится врегистр результата (связь 4), откуда – в ОЗУ (связь 5).

Структура регистров АЛУ, куда помещаются исходные и результирующие данные, а также размер регистров (число двоичных разрядов) формируют понятие разрядной сетки.

1.4. Устройство управления ЭВМ

Вопросы для рассмотрения: Принципы построения схемного и микропрограммного устройств управления. Датчик сигналов на основе счетчика с дешифратором. Датчик сигналов на сдвиговом регистре. Микропрограмма для управления арифметико-логическим устройством.

Рекомендуемая литература: 3.

Перечень дополнительных ресурсов: 2, 4.

Микропрограммное устройство управления представлено на рис. 4.7. Преобразователь адреса микрокоманды преобразует код операции команды, присутствующей в данный момент в регистре команд, в начальный адрес микропрограммы, реализующей данную операцию, а также определяет адрес следующей микрокоманды выполняемой микропрограммы по значению адресной части текущей микрокоманды.

Из анализа структуры и принципов работы схемного и микропрограммного устройств управления видно, что УУ первого типа имеют сложную нерегулярную структуру, которая требует специальной разработки для каждой системы команд и должна практически полностью перерабатываться при любых модификациях системы команд. В то же время оно имеет достаточно высокое быстродействие, определяемое быстродействием используемого элементного базиса.

Устройство управления, реализованное по микропрограммному принципу, может легко настраиваться на возможные изменения в операционной части ЭВМ. При этом настройка во многом сводится лишь к замене микропрограммной памяти. Однако УУ этого типа об-