- •302030, Г. Орел, ул. Московская, 65
- •Содержание Введение
- •Модуль 1. Вычислительные машины Лекция 1. Основные понятия вычислительной техники и принципы организации вычислительных машин и систем
- •1.1 Основные понятия и определения
- •1.2 Принципы организации вычислительных машин и систем
- •1.3 Основные характеристики вычислительных машин и систем
- •1.4 Многоуровневая организация вычислительных процессов
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 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 вычислительных машин
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 3. Функциональные узлы комбинационного и последовательного типов
- •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
- •Лекция 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 способы её повышения
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 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
- •Лекция 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 Pentium
- •6.3 Аппаратная организация защиты в процессорах Pentium
- •6.4 Аппаратные средства поддержки многозадачности
- •6.5 Перспективы развития процессоров
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 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
- •Лекция 8. Управление памятью. Виртуальная память
- •8.1 Динамическое распределение памяти
- •8.2 Сегментная организация памяти
- •Лекция 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
- •Модуль 2. Вычислительные системы Лекция 10. Вычислительные системы параллельной обработки. Многопроцессорные и многоядерные системы.
- •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 способу организации памяти
- •10.3 Вычислительные системы на кристалле. Многоядерные системы
- •10.4 Тенденции развития вычислительных систем
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 11. Организация микроконтроллеров и микроконтроллерных систем
- •11.1 Общие сведения о системах управления
- •11.2 Организация микроконтроллеров и микроконтроллерных систем
- •11.3 Области применения и тенденции развития мк
- •Вопросы для самопроверки
- •Модуль 3. Телекоммуникационные сети Лекция 12. Организация компьютерных сетей
- •12.1 Обобщённая структура компьютерных сетей
- •12.2 Классификация компьютерных сетей
- •Лекция 13. Стандартизация компьютерных сетей. Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- •13.1 Понятие «открытой системы». Взаимодействие открытых систем
- •13.2 Эталонная модель взаимодействия открытых систем
- •13.3 Структура блоков информации
- •7 Прикладной 6 Представительный 5 Сеансовый 4 Транспортный 3 Сетевой 2 Канальный 1 Физический
- •Вопросы для самопроверки
- •Лекция 19. Безопасность информации в сети
- •19.2 Стеганография
- •19.2.1 Общие сведения о стеганографических системах
- •19.2.2 Методы стеганографии
- •Вопросы для самопроверки
- •Литература
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УЧЕБНО-НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Кафедра: «Информационные системы»
О.В. Конюхова
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ
Учебное пособие
Дисциплина - «Вычислительные машины, системы и сети»
Специальность: 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»
Направление: 220300.62 «Автоматизация и управление»
Печатается по решению редакционно-издательского совета ОрелГТУ
ОРЕЛ 2012
Автор: к.т.н., доцент О.В. Конюхова
Рецензент: доцент Т.П. Костенко
Методические указания предназначены для студентов очной формы обучения по специальности 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем». В методических указаниях приведены рекомендации по выполнению курсового проекта, порядок выполнения и защиты курсового проекта, тематика курсовых проектов. Методические указания содержат правила оформления пояснительной записки к курсовому проекту, а также список рекомендуемой литературы.
Редактор
Технический редактор
Орловский государственный технический университет
Лицензия ИД 00670 от 5.01.2000
Подписано к печати . Формат 60 84 1\16
Печать офсетная Уч.-изд. л. Усл. печ. л. . Тираж экз.
Заказ №
Отпечатано с готового оригинал-макета
на полиграфической базе ОрелГТУ,
302030, Г. Орел, ул. Московская, 65
© ОрелГТУ, 2012
© Конюхова О.В., 2012
Содержание Введение
Настоящее время относится к информационной эре развития цивилизации и науки, в которой категория информации наряду с материей и энергией стала определяющей. Экспоненциальный рост объёма используемой информации и влияние информационных процессов на все сферы жизни и деятельности людей предопределили важную роль технических средств, обеспечивающих автоматизацию сбора, хранения и обработки информации. Именно такими средствами и являются вычислительные машины, системы и сети, ставшие самыми востребованными ресурсами в современном обществе /1, 2/.
Информация является основным понятием кибернетики – науки, изучающей машины и живые организмы с точки зрения их способности воспринимать определённую информацию, сохранять её в памяти, передавать по каналам связи, перерабатывать в сигналы, направляющие деятельность машин и организмов в определённом направлении /1/.
Вычислительная техника – одно из направлений кибернетики, предметом изучения которого являются вычислительные машины, комплексы, системы, сети. С наступлением информационной эры создаются информационное общество и информационная экономика, служащая основой существования информационного общества. Как отмечается в /1/, одной из особенностей информационной экономики является создание информационной инфраструктуры производства, которое неотъемлемо связано с использованием вычислительных машин, сетей, систем.
Дисциплина «Вычислительные машины, системы и сети» является специальной для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств» и общеобразовательной для направления 220200.62 «Автоматизация и управление».
Цель изучения дисциплины «Вычислительные машины, системы и сети» заключается в приобретении студентами теоретических знаний в области функционирования технического и программного обеспечения современных вычислительных машин, систем, комплексов и сетей, практических навыков программирования, исследования, тестирования блоков вычислительных машин и сетей, а также в применении этих знаний и навыков при разработке и эксплуатации автоматизированных систем управления производственными процессами.
Для дисциплины «Вычислительные машины, системы и сети» базовыми дисциплинами, предусмотренные Государственным образовательным стандартом для специальности 220301 и направления 220200.62, являются:
1) информатика, в частности:
1.1) структура компьютера и программного обеспечения с точки зрения конечного пользователя;
1.2) средства и алгоритмы представления, хранения и обработки текстовой и числовой информации;
1.3) понятие о сетях ЭВМ, информационных технологиях на сетях;
1.4) основы телекоммуникаций и распределенной обработки информации;
2) программирование и основы алгоритмизации, в частности:
2.1) синтаксис и семантика алгоритмического языка программирования;
2.2) структурное и модульное программирование;
2.3) типизация и структуризация программных данных;
2.4) статические и динамические данные;
2.5) сложные структуры данных, файлы.
В свою очередь, дисциплина «Вычислительные машины, системы и сети» закладывает основы знаний для освоения таких дисциплин специальности 220301, как «Технические средства автоматизации», «Интегрированные системы проектирования и управления», «Автоматизация технологических процессов и производств».