- •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
Вопросы для самопроверки
1) Что такое шина, системная шина? В чём заключаются принципы функционирования системной шины? Назовите структурные компоненты системной шины и их характеристики.
2) Что представляет собой протокол шины? Назовите основные классы протоколов и поясните особенности их функционирования.
3) Что представляет собой иерархия шин? Какие существуют варианты иерархий? В чём заключаются особенности каждого из вариантов?
4) Какие существуют приёмы повышения производительности шин?
5) Назовите способы организации обмена данными между вычислительным ядром ВМ и ПУ. Поясните особенности организации обмена данными при каждом способе.
6) Дайте определение понятию «канал ввода-вывода». Поясните назначение мультиплексированных и селекторных каналов ввода-вывода.
7) Что такое интерфейс, порт ввода-вывода? Назовите виды интерфейсов и портов ввода-вывода.
8) Поясните особенности функционирования интерфейса Centronics, интерфейса RS-232C.
9) Что представляет собой шина USB? Поясните принципы её работы.
10) Назовите виды беспроводных интерфейсов. Каковы их характерные особенности?
Модуль 2. Вычислительные системы Лекция 10. Вычислительные системы параллельной обработки. Многопроцессорные и многоядерные системы.
В основе архитектуры большинства современных ВМ лежит представление алгоритма решения задачи в виде программы последовательных вычислений. Структура таких ВМ базируется на принципах Дж. фон Неймана. В условиях постоянно возрастающих требований к производительности вычислительной техники всё более очевидными становятся ограничения фон-неймановских ВМ. Дальнейшее развитие вычислительной техники связано с переходом к параллельным вычислениям как в рамках одной ВМ, так и путём создания многопроцессорных систем и вычислительных сетей, объединяющих большое количество отдельных процессоров или отдельных ВМ. Для такого подхода используется термин «вычислительная система». Отличительной особенностью вычислительных систем является наличие в них средств, реализующих параллельную обработку, за счёт построения параллельных ветвей в вычислениях. Кроме того, возможности современной микроэлектроники позволяют размещать блоки вычислительных систем на одном кристалле, что позволяет снизить стоимость, повысить быстродействие и надёжность вычислительных систем /6/.
Вычислительная система (ВС) – это взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для решения определённых классов задач.
Ранее (Лекция 1) говорилось, что ВС бывают многопроцессорными (содержат несколько процессоров, между которыми осуществляется интенсивный обмен информацией, и которые используют общие ресурсы и управляются одной ОС) и встраиваемые (строятся на базе микроконтроллера, микропроцессора или специализированного процессора и используются для задач локального управления и контроля техническим оборудованием). Ниже будут описаны параллельные многопроцессорные ВС; микропроцессорные ВС будут рассмотрены в следующей лекции. Кроме того, выделяют многомашинные ВС, которые будут описаны в следующем разделе.