- •Архитектура вычислительных систем. Вычислительные машины, системы и сети
- •2 Простейшие типовые элементы вычислительных машин 21
- •10 Вычислительные системы параллельной обработки. 147
- •11 Организация микроконтроллеров и микроконтроллерных систем 165
- •12 Организация компьютерных сетей 174
- •13 Стандартизация компьютерных сетей. Эталонная модель взаимодействия открытых систем 182
- •1 Основные понятия вычислительной техники и принципы организации вычислительных систем
- •1.1 Основные понятия и определения
- •1.2 Принципы организации вычислительных машин и систем
- •1.3 Основные характеристики вычислительных машин и
- •1.4 Многоуровневая организация вычислительных процессов
- •Вопросы для самопроверки
- •2 Простейшие типовые элементы вычислительных машин
- •2.1 Комбинационные схемы
- •1) Конъюнкция (логическое умножение) .
- •2) Дизъюнкция (логическое сложение) .
- •3) Отрицание (инверсия) .
- •4) Конъюнкция и инверсия (Штрих Шеффера) .
- •5) Дизъюнкция и инверсия (Стрелка Пирса) .
- •6) Эквивалентность .
- •7) Отрицание эквивалентности .
- •2.2 Автоматы с памятью
- •2.3 Триггеры
- •2.4 Проблемы и перспективы развития элементной базы
- •Вопросы для самопроверки
- •3 Функциональные узлы комбинационного и
- •3.1 Функциональные узлы последовательного типа
- •3.1.1 Регистры
- •3.1.2 Счётчики
- •3.1 Функциональные узлы комбинационного типа
- •3.2.1 Шифраторы и дешифраторы
- •3.2.2 Компараторы
- •3.2.3 Сумматоры
- •Вопросы для самопроверки
- •4 Функциональная организация процессора
- •4.1 Основные характеристики и классификация процессоров
- •4.2 Физическая и функциональная структура процессора
- •4.2.1 Операционное устройство процессора
- •4.2.2 Шинный интерфейс процессора
- •4.3 Архитектурные принципы организации risc-процессоров
- •4.4 Производительность процессоров и архитектурные
- •Вопросы для самопроверки
- •5 Организация работы процессора
- •5.1 Классификация и структура команд процессора
- •5.2 Способы адресации данных и команд
- •5.2.1 Способы адресации данных
- •5.2.2 Способы адресации команд
- •5.3 Поток управления и механизм прерываний
- •Вопросы для самопроверки
- •6 Современное состояние и тенденции развития процессоров
- •6.1 Архитектурные особенности процессоров Pentium
- •6.2 Программная модель процессоров Pentium
- •6.2.1 Прикладная программная модель процессоров Pentium
- •6.2.2 Системная программная модель процессоров Pentium
- •6.2.3 Система команд и режимы адресации процессоров
- •6.3 Аппаратная организация защиты в процессорах Pentium
- •6.4 Аппаратные средства поддержки многозадачности
- •6.5 Перспективы развития процессоров
- •Вопросы для самопроверки
- •7 Память. Организация памяти.
- •7.1 Иерархическая организация памяти
- •7.2 Классификация запоминающих устройств
- •7.3 Структура основной памяти
- •7.4 Память с последовательным доступом
- •7.5 Ассоциативная память
- •7.6 Организация флэш-памяти
- •7.7 Архитектурные способы повышения скорости обмена между процессором и памятью
- •Вопросы для самопроверки
- •8 Управление памятью. Виртуальная память
- •8.1 Динамическое распределение памяти
- •8.2 Сегментная организация памяти
- •8.3 Страничная организация памяти
- •8.4 Сегментно-страничная организация памяти
- •Вопросы для самопроверки
- •9 Организация ввода-вывода информации. Системная шина
- •9.1 Организация шин. Системная шина
- •9.1.1 Структура системной шины
- •9.1.2 Протокол шины
- •9.1.3 Иерархия шин
- •9.2 Организация взаимодействия между периферийными устройствами и процессором и памятью вычислительных машин
- •9.3 Внешние интерфейсы вычислительных машин
- •9.3.1 Параллельный порт lpt и интерфейс Centronics
- •9.3.1 Последовательный порт com и интерфейс rs-232c
- •9.3.3 Универсальная последовательная шина usb
- •9.3.4 Беспроводные интерфейсы
- •Вопросы для самопроверки
- •10 Вычислительные системы параллельной обработки.
- •10.1 Параллельная обработка информации
- •10.2 Классификация систем параллельной обработки данных
- •10.2.1 Классификация Флинна
- •10.2.2 Классификация Головкина
- •10.2.3 Классификация многопроцессорных систем по
- •10.3 Вычислительные системы на кристалле. Многоядерные системы
- •10.4 Тенденции развития вс
- •Вопросы для самопроверки
- •11 Организация микроконтроллеров и микроконтроллерных систем
- •11.1 Общие сведения о системах управления
- •11.2 Организация микроконтроллеров и
- •11.3 Области применения и тенденции развития мк
- •Вопросы для самопроверки
- •12 Организация компьютерных сетей
- •12.1 Обобщённая структура компьютерных сетей
- •12.2 Классификация компьютерных сетей
- •Вопросы для самопроверки
- •13 Стандартизация компьютерных сетей. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- •13.1 Понятие «открытой системы». Взаимодействие
- •13.2 Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- •13.3 Структура блоков информации
- •7 Прикладной
- •Вопросы для самопроверки
- •Архитектура вычислительных систем. Вычисдительные машины, системы и сети
10 Вычислительные системы параллельной обработки. 147
Многопроцессорные и многоядерные системы. 147
10.1 Параллельная обработка информации 148
10.2 Классификация систем параллельной обработки данных 150
10.2.1 Классификация Флинна 150
10.2.2 Классификация Головкина 152
10.2.3 Классификация многопроцессорных систем по 154
способу организации памяти 154
10.3 Вычислительные системы на кристалле. Многоядерные системы 158
10.4 Тенденции развития ВС 162
Вопросы для самопроверки 163
11 Организация микроконтроллеров и микроконтроллерных систем 165
11.1 Общие сведения о системах управления 165
11.2 Организация микроконтроллеров и 167
микроконтроллерных систем 167
11.3 Области применения и тенденции развития МК 172
Вопросы для самопроверки 173
МОДУЛЬ 3. ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ 174
12 Организация компьютерных сетей 174
12.1 Обобщённая структура компьютерных сетей 174
12.2 Классификация компьютерных сетей 176
Вопросы для самопроверки 181
13 Стандартизация компьютерных сетей. Эталонная модель взаимодействия открытых систем 182
13.1 Понятие «открытой системы». Взаимодействие 182
открытых систем 182
13.2 Эталонная модель взаимодействия открытых систем 184
13.3 Структура блоков информации 185
Вопросы для самопроверки 190
Литература 191
Введение
В своем развитии вычислительные системы достигли высокого уровня совершенства. Они компактны, обладают большой скоростью выполнения заданий и достаточно просты в обращении. Все эти качества привели к их широкому использованию. Для полного учета всех преимуществ и ограничений, характеризующих процесс решения задачи с помощью вычислительных систем, необходимо знание принципов построения и функционирования как вычислительных систем в целом, так и отдельных их устройств. Для эффективного применения вычислительных машин также необходимо понимание возможностей и знание внутренней структуры современных персональных компьютеров. Основы организации архитектуры вычислительных систем необходимы для знания многих дисциплин.
Учебное пособие содержит актуальную информацию об архитектуре современных вычислительных систем: принципах построения и функционирования вычислительных машин, вычислительных систем параллельной обработки и микроконтроллеров, компьютерных сетей, а также современном состоянии и перспективах развития данной отрасли компьютерной индустрии.
В учебном пособии рассматриваются основные понятия вычислительных машин, систем и сетей; принципы построения и функционирования вычислительных машин, систем и сетей и их компонентов.
Учебное пособие соответствует требованиям ФГОС и содержанию программ учебных дисциплины «Архитектура вычислительных систем» для студентов направлений 230400.62 «Информационные системы и технологии», 231000.62 «Программная инженерия»; дисциплины «Вычислительные машины, системы и сети» для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»; дисциплины «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» для студентов направления 230700.62 «Прикладная информатика». Может быть полезно студентам других специальностей при изучении информатики и программирования.
МОДУЛЬ 1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ