Част 1. Компютри. 3
Лекция 1. Устройство на компютър. 3
Лекция 2. Еволюцията на микрокомпютрите. 21
Лекция 3. Машинна организация на процесор 80286 29
Лекция 4. Операнди и режими на адресиране на операнди. 42
Лекция 5. Обща организация на паметта. 51
Лекция 6. Прекъсване на микропроцесора в компютър. 54
Лекция 7. Сериен интерфейс RS-232C. 61
Лекция 8. Сериен интерфейс COM порт. 69
Лекция 9. Програмируем комуникационен интерфейс. 77
Лекция 10. Пренос на данни между компютри с помощта на модеми.
Видове и характеристики на модеми Набор от AT команди. 85
Лекция 11. Програмируем периферен интерфейс. 95
Лекция 12. Паралелен интерфейс: LPT порт. Понюхов Е. В. 102
Лекция 13. Програмируеми таймери и броячи на събития. 114
Лекция 14. Универсална серийна шина USB. 121
Лекция 15. Протокол на USB шина. 133
Лекция 16. Интерфейс IEEE-1394 (FireWire). 148
Лекция 17. Организация на директен достъп до паметта. 151
Лекция 18. Компютърни входни устройства. Клавиатура. 158
Лекция 19. Компютърен интерфейс с видео терминал. Видео адаптер.
Режими на изображение: текстови и графични режими. Видео памет.
Анимация на изображения. 168
Лекция 20. Магнитно дисково устройство: гъвкаво и твърдо.
Структура на диска: писти, сектори, блокове. Обмен на информация между компютри и магнитни дискове. 176
Лекция 21. Скенер.
Четене на изображението. Видове обработвани изображения. Качество на изображението. 181
Лекция 22. Предназначение и функции на операционната система. 190
Част 2. Компютърни системи. 202
Лекция 23. Класификация на системи за паралелна обработка на данни. 202
Лекция 24. Класификация на многопроцесорни системи според метода на организиране на основната памет. 211 Лекция 25. Преглед на архитектурите на многопроцесорни изчислителни системи. 217. 262
Лекция 27. Принципи на изграждане на телекомуникационни изчислителни системи. 247
Част 3. Компютърни мрежи. 253
Лекция 28. Еталонен модел на взаимодействие на отворени системи. 253 Лекция 29. Местенкомпютърни мрежи
Лекция 30. Безжични мрежи, базирани на GPRS услуга. 277
Лекция 1. Устройство на компютър.
1.1 Обща структура
Персоналният компютър (PC, PC – Personal Computer) е устройство за програмируема обработка на данни. Компютърът позволява извършването на сложни последователности от изчислителни операции без човешка намеса.
Обикновено персоналните компютри се състоят от устройства:
Системен блок (за поставяне на основните елементи на компютъра)
Клавиатура (за въвеждане на символи в компютъра)
Монитор (за показване на текстова и графична информация)
1.2 PC кутия
Започваме описанието на компонентите на компютъра със структурен елемент, който не е необходим за функционирането на изчислителната система, т.е. кутията (системен блок), но това е първото нещо, което хваща окото ви. Корпусът за компютър е не само „опаковъчна кутия“, но и функционален елемент, който предпазва компонентите на компютъра от външни влияния и служи като основа за последващо разширяване на системата.
Известно е, че можете да подобрите своя компютър, като добавите нови или замените стари компоненти. Ето защо, когато избирате калъф, се препоръчва да се ръководите не само от естетически критерии, но и да вземете предвид неговата функционалност.
Въпреки че кутията изглежда най-малко впечатляваща от компютърните части, тя съдържа всички основни компоненти на компютъра
Електронни схеми, които управляват работата на компютър (микропроцесор, RAM, контролери на устройства и др.)
Захранване, което преобразува мрежовото захранване в постоянен ток с ниско напрежение, който се подава към електронните вериги на компютъра
Флопи дискови устройства (или устройства), използвани за четене и запис на дискети (флопи дискове)
Твърд диск магнитен диск, предназначен за четене и запис на несменяем твърд диск (твърд диск)
Чрез специални гнезда (конектори), обикновено разположени на задната стена на кутията, можете да свържете различни устройства към компютъра.
Тези устройства са свързани с помощта на специални проводници (кабели). За да се предпазят от грешки, конекторите за поставяне на тези кабели са направени различни, така че кабелът просто да не бъде включен в грешния контакт.
Корпусът се състои от два U-образни ламаринени или стоманени листа, поставени един в друг. На един от листовете е приложен дънна платкаа другият лист е корицата.
Обикновено предният панел на кутията съдържа няколко бутона (бутон за захранване и бутон за нулиране за рестартиране на компютъра) и светодиодни индикатори (LED - Light Emiting Diode) за показване на захранването и работата на твърдия диск. Понякога има цифрови индикатори за честотата на процесора.
Вътре, на предния панел на кутията, има високоговорител (PC Speaker), който е стандартно средство за подаване на акустичен сигнал.
Към кутията закупувате захранване. Размерът на захранването се определя от дизайна на корпуса. Има много модификации на захранващи устройства различни видове. Всички те се различават по мощност.
Видове случаи:
Slimline-(thin) – по своята структура принадлежи към компактните корпуси. Те са незаменими там, където всеки сантиметър от работния плот е ценен. В такъв случай се използва почти цялото вътрешно пространство. И въпреки че дизайнът на кутията спестява място, ако е необходимо да смените компонентен елемент, трябва да разглобите почти целия системен блок.
Настолен компютър-(бюро) - доскоро най-често използваният случай. Най-големият недостатък е, че те заемат много място на вашия работен плот. По правило ширината на такива калъфи е около 45 см, а височината е около 20 см.
Кула-(кула) – значително спестява място на вашия работен плот. Грубо казано, това е работен плот, поставен настрани. Има няколко модификации на такива кутии, които се различават една от друга по височина: Mini-Tower (около 40 cm височина), Midi-Tower (около 50 cm), Big-Tower (около 60 cm).
Корпус тип ATX -През юли 1995 г. Intel предложи нова спецификация за дизайна на компютърната кутия (и дънната платка). В момента тази спецификация е приета от всички водещи производители на компютри. Появата на спецификацията ATX се дължи, от една страна, на повишените изисквания към скоростта на процесора и съответно термичните условия вътре в корпуса, както и увеличаването на броя на чиповете на дънната платка (появата на all-in -едни системи, т.е. когато видео и аудио са интегрирани в картите на дънната платка, контролерите на устройството и т.н.). От друга страна, имаше искания за по-удобни и лесен достъпкъм вътрешните елементи на компютъра. Ако сте отворили капака на корпуса на компютър и сте инсталирали нови компоненти (разширителни карти, твърд диск и т.н.), вероятно сте се сблъскали с много неудобства: кабелите на периферните устройства блокират достъпа до модулите с памет, процесорът блокира възможността за инсталиране на пълна -размерни карти в разширителни слотове и др.
Според ATX стандарта дънната платка е завъртяна на 90°, в резултат на което всички разширителни слотове стават подходящи за използване на пълноразмерни дънни платки, а процесорът се намира под захранването, а вентилаторът на захранването допълнително обдухва процесора.
Външно корпусът ATX е подобен на корпусите тип Desktop и Tower, но:
Корпусът ATX е оборудван с ново захранване, което се различава от своите предшественици по размер, дизайн и наличието на нов конектор за свързване към дънната платка
Всички слотове за разширение поддържат пълноразмерни платки
Интегрираните портове намаляват броя на кабелите и проводниците в кутията, което улеснява достъпа до компонентите на дънната платка
Всички входно/изходни портове са разположени от едната страна на дънната платка в един ред и отиват към задната стена на кутията (видео, аудио и порт за игри също могат да бъдат разположени тук)
Интерфейсните конектори за дискови устройства и твърди дискове са разположени до местата за 3,5" устройства, следователно могат да се използват по-къси кабели
В момента се появиха голям брой ATX кутии като Desktop, Mini-Tower и Tower.
Съвременната информационна система дори на едно малко предприятие се състои от най-много различни устройства(настолни компютри, сървъри, мобилни устройства, мрежово оборудване, устройства за контрол на входа и др.), които трябва да работят последователно, стабилно и безопасно. Информационните системи на големите предприятия изискват мултиплатформена интеграция на облачни сървъри, отдалечени центрове за обработка на данни, сървъри за криптиране и контрол на достъпа, терминални станции и сървъри, кабелни и безжични мрежи, интернет телефония, системи за поддръжка на потребители, голямо разнообразие от приложни софтуер. Съвременният системен администратор трябва да има фундаментални познания и способност за постоянно самообучение. Обучението в този профил ви позволява да формирате основата за успешна професионална кариера в проектирането, създаването, експлоатацията и развитието на компютърни комплекси, системи и мрежи на предприятия и организации.
Целта на обучението е да се развият следните способности:
- Проектиране (с използване на системи за автоматизирано проектиране), моделиране, проектиране и развитие на компютърни мрежи и комплекси на организации и предприятия;
- Провеждане на одити и диагностика на ресурсите на информационните технологии на предприятия и организации;
- Внедряване и развитие на системи информационна сигурности надеждност на съхранението на данни;
- Администриране на локални и разпределени компютърни мрежи;
- Конфигуриране, тестване и поддръжка на мрежово оборудване;
- Управлявайте мултиплатформена интеграция на мрежи и устройства, работещи на различни операционни системи;
- Експлоатация на комплекси, системи, мрежи и индивидуални изчислителни устройства, включително потребителска поддръжка, отстраняване на проблеми, ремонти, оптимизиране на изчислителната мощност;
- Организиране на непрекъснато функциониране на изчислителни устройства и мрежи, включително осигуряване на работоспособност необходими устройства непрекъсваемо захранване, климатизация, енергоснабдяване, резервно съхранение на данни, бързо възстановяване;
- Интеграция на корпоративни информационни системис външни облачни услуги, компютърни системисъс системи за IP телефония, системи за физическа сигурност;
- Осигуряване на надеждна, стабилна и безопасна работа на приложените приложения софтуерни системи;
- Настройване, тестване, администриране и поддържане на работата на различно организационно оборудване в рамките на ефективни системи дистанционно управление;
- Въвеждане на нов информационни технологии, нови хардуерни решения, нови ИТ услуги и нови методи за управление на хардуера на информационните системи на съвременните предприятия;
- Оптимизиране на технико-икономически показатели на компютърни комплекси, системи и мрежи;
- Управление на проекти за оптимизация на компютърни мрежи и системи, внедряване на нови информационни и телекомуникационни технологии;
- Координация на екипните дейности системни администратори, инженери по мрежова и техническа поддръжка.
Профилни дисциплини:
- Мрежови технологии и системна администрация;
- Системи и мрежи за съхранение на данни;
- Системен и приложен софтуер;
- Компютърни системи, мрежи и телекомуникации;
- Защита на информацията;
- Мрежи и комуникации;
- Диагностика и надеждност на автоматизирани системи.
Завършилите са търсени в почти всяка организация и всяко предприятие. Големи корпорации, банки, застрахователни компании, държавни агенции и общински власти имат особено голямо търсене на висшисти. Интензивно професионално развитие очаква завършилите в информационни и телекомуникационни компании, малки иновативни предприятия в ИТ сферата и компании системни интегратори.
Завършилите заемат позиции на мрежови администратори, инженери и ръководители на ИТ отдели, инженери техническа поддръжка, инженери по мрежово и телекомуникационно оборудване, специалисти по информационна сигурност, ИТ консултанти. Завършилите могат да изградят собствен бизнес и да се развият като ИТ предприемач.
Комплект технически и софтуер, предназначен за информационно обслужване на хора и технически обекти, се нарича общ термин система за обработка на данни. Друг общ термин е информационна система.
Ако информационната система се използва за управление технически системи, често се нарича система за управление на информацията. Това са най-често срещаните имена за системи с това предназначение.
VM е един от класовете информационни системи. В допълнение към класа VM, те включват VC, VS и мрежи. Нека разгледаме основните отличителни черти на тези класове информационни системи.
VM е предназначен за решаване на широк кръг от проблеми от потребители, работещи в различни предметни области (решаване на математически задачи, текстообработка, счетоводство, игри и др.). Основният блок на VM, който преобразува информация и управлява изчислителния процес въз основа на програмата, е процесорът. (Думата "процесор" произлиза от думата "процес") Процесорът инициира и управлява процеса на изпълнение на програмата.
Изчислителен комплекс– това са няколко VM (или изчислителни системи), информационно свързани (обикновено чрез сериен канал). Освен това всяка виртуална машина самостоятелно управлява своите собствени изчислителни процеси и интензивни (в сравнение с информационното взаимодействие на процесорите в многопроцесорни системи). VC се използва особено широко в системите за управление на информацията. Обектите на управление в техническите системи често имат значителна пространствена площ и съдържат голям брой възли, технологични инсталации и др. С развитието на инструментите и технологиите компютърни мрежиСистемите за информация и управление използват съвременни телекомуникации, а системата за информация и управление се реализира под формата на локална компютърна мрежа, а не VC.
Компютърна системате наричат информационна система, конфигурирана да решава проблеми в конкретна област на приложение, т.е. има хардуерна и софтуерна специализация за подобряване на производителността и намаляване на разходите. Често компютърът съдържа няколко процесора, между които се осъществява интензивен обмен на информация по време на работа и които имат единно управление на изчислителните процеси. Такива системи се наричат мултипроцесор. Друг често срещан тип самолет е микропроцесорни системи. Те са изградени с помощта на микропроцесор (MP), микроконтролер или специализиран цифров сигнален процесор. Обикновено такива системи са специализирани за задачи локален контроли управление на технологично оборудване в технически и битови системи. Често се наричат съответните самолети вграден самолет.
Отличителна чертамрежите като клас информационни системи имат развити функции за информационно взаимодействие.
Средствата за предаване и обработка на информация в мрежата са фокусирани върху колективното използване на общомрежовите ресурси - хардуер, информация и софтуер. Абонатна системае набор от виртуални машини, софтуер, периферно оборудване и средства за комуникация с телекомуникационна подсистема (комуникационна подмрежа). Комуникационна подсистема– набор от физически среди за предаване на информация, хардуер и софтуер, които осигуряват информационно взаимодействие между абонатните системи.
Като физическа среда за предаване на информация се използват усукана двойка, кабел, оптично влакно и електромагнитни вълни.
Нарича се оборудване за информационни системи, включително изчислителни и телекомуникационни устройства хардуер(хардуер).
, Автоматизация на системата за противопожарна защита на технологични инсталации, Лекция 4 - (2.1) Подходи към понятието информация. Бройни системи, РАЗРАБОТВАНЕ НА ГРАФИКОВ СИСТЕМА МОДУЛ курсова работа.docx, Въведение в специалността - Радиокомуникационни системи.docx.
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСИЯ
Федерален държавен бюджет учебно заведение
висше професионално образование
"Тулски държавен университет"
Катедра "Роботика и автоматизация на производството".
колекция методически указания
за лабораторна работа
по дисциплина
ИЗЧИСЛИТЕЛНИ МАШИНИ, СИСТЕМИ И МРЕЖИ
Посока на приготвяне: 220400 “Мехатроника и роботика”
Специалност: 220402 „Роботи и роботизирани системи“
Форми на обучение: на пълен работен ден
Тула 2012 г
Съставено е ръководство за лабораторна работа доц. д.ф.н. Шмелев В.В. и се обсъжда на заседание на катедрата факултет кибернетика ,
протокол №___ от "___"____________ 20 1 Ж.
Методическите указания за лабораторна работа бяха преработени и одобрени на катедрено заседание роботика и автоматизация на производството факултет кибернетика ,
Протокол №___ от "___"____________ 20___г.
Глава отдел________________Е.В. Ларкин
Лабораторна работа № 1. Класификация на компютрите и архитектура на компютърни системи 4
2.1 Компютърна класификация 4
Лабораторна работа № 2. Състав и структура персонален компютър 9
2.1 Структура на персонален компютър 9
Основни устройства PC 16
Лабораторна работа № 3. Устройства за съхранение на персонален компютър 29
2.1 Устройства за съхранение 29
Лабораторна работа №4. Външни устройства PC 59
Лабораторна работа № 5. Локални компютърни мрежи 79
2.1 Локални мрежи 79
Лабораторна работа № 6. Софтуер, информация и техническа поддръжка на мрежи 91
2.1. Софтуерна и информационна поддръжка на мрежи 92
2.2 Основни принципи на изграждане на компютърни мрежи 93
2.3. Техническа поддръжка на информационни и компютърни мрежи 105
Обект на изследване е програмно осигуряване, информационна и техническа поддръжка на мрежи 123
2. Проучване на софтуерна, информационна и техническа поддръжка на мрежи 123
Лабораторна работа № 7. Глобален информационна мрежаИнтернет 124
2. Основна теория 124
2.1 Глобална информационна мрежа Интернет 124
Лабораторна работа № 8. Комуникационна система 134
1. Цел и задачи на работата 134
2. Основна теория 134
2.1. ТЕЛЕКОМУНИКАЦИОННИ системи 134
Системи за предаване на документирана информация 147
Лабораторна работа № 1. Класификация на компютрите и архитектура на компютърните системи
1. Цел и задачи на работата.
В резултат на завършването на тази работа учениците трябва
знамкласификация на компютрите и архитектура на компютърните системи
2. Основна теория.
2.1 Класификация на компютрите
Компютърът е набор от технически средства, предназначени за автоматична обработка на информация в процеса на решаване на различни задачи.Има няколко признака, по които VM могат да бъдат разделени. По-специално:
според принципа на действие,
от елементна базаи етапи на създаване,
по предназначение,
по размер и изчислителна мощност,
по функционалност,
Според принципа на действие VM: аналогови, цифрови и хибридни.
Аналогов или непрекъснат VM, работа с информация, представена в непрекъсната (аналогова) форма, т.е. под формата на непрекъснат поток от стойности на всяко физическо количество (най-често напрежение електрически ток)
AVM са прости и лесни за използване. Скоростта на решаване на проблеми се регулира от оператора и може да бъде много висока, но точността на изчисленията е много ниска. Такива машини ефективно решават проблеми с диференциалното смятане, които не изискват сложна логика.
Цифрови или виртуални машини с дискретно действие,работа с информация, представена в дискретна или по-скоро цифрова форма.
Хибридни или комбинирани виртуални машини съчетават способността да работят както с цифрова, така и с аналогова информация. Обикновено се използва при автоматизиране на задачи за технически и контрол на процеси.
В икономиката и ежедневните дейности цифровите компютри са широко разпространени, по-често наричани просто компютри или компютри.
Според елементната база и етапите на създаване се разграничават:
1-во поколение, 50-те години на ХХ век: компютри, базирани на електронни вакуумни тръби.
2-ро поколение, 60-те години: Компютри, базирани на полупроводникови устройства (транзистори).
3-то поколение, 70-те: Полупроводникови компютри интегрални схемис ниска и средна степен на интеграция (стотици до хиляди транзистори в един корпус, на чип).
4-то поколение, 80-90-те години: компютри на големи и свръхголеми интегрални схеми, основният от които е микропроцесор (десетки хиляди до милиони активни елементи на един чип).
5-то поколение, сегашно време: изчислителни системи с няколко десетки паралелно работещи микропроцесори.
6-то и следващи поколения: компютри с масивен паралелизъм и оптико-електронна база, които реализират принципа на асоциативната обработка на информацията; т.нар невронни компютри.
Всяко следващо поколение надвишава производителността на системата и капацитета за съхранение с повече от един порядък.
По предназначение, проблемно ориентирани и специализирани.
Универсаленса предназначени за решаване на широк спектър от инженерни, технически, икономически, математически и други проблеми, които се характеризират с големи обеми на обработка на данни и сложност на алгоритмите.
Проблемно ориентиранса предназначени за решаване на по-тесен кръг от проблеми, свързани с управлението на технологични процеси (обекти), с регистриране, натрупване и обработка на относително малки количества данни и извършване на изчисления с помощта на относително прости алгоритми. Те включват ограничени хардуерни и софтуерни ресурси.
Специализиранпредназначени за решаване на специфични задачи за управление на работата технически средства(единици). Това могат да бъдат контролери - процесори, които контролират работата на отделни възли на компютърната система.
По размер и изчислителна мощност
компютрите могат да бъдат разделени на изключително големи (суперкомпютри, суперкомпютри), големи, малки и свръхмалки (микрокомпютри, микрокомпютри).
Сравнителна характеристика на компютърните класове
| Опции | Суперкомпютър | Голям | малък | Микрокомпютър |
| Производителност, MIPS | 1 000-1 00 000 | 100-10 000 | 10-1 000 | 10-100 |
| Капацитет на RAM, MB | 2000-100 000 | 512-10 000 | 128-2048 | 32-512 |
| VSD капацитет, GB | 500-50 000 | 100-10 000 | 20-500 | 20-100 |
| Дълбочина, битове | 64-256 | 64-128 | 32-128 | 32-128 |
При разглеждане функционалност компютрите се оценяват:
скорост на процесора,
ширина на процесорния регистър,
форми на представяне на числата,
номенклатура, капацитет и скорост на устройствата за съхранение,
номенклатура и технически спецификациивъншни устройства,
възможност за изпълнение на няколко програми едновременно (мултитаскинг),
набор от използвани операционни системи,
софтуерна съвместимост – възможност за стартиране на програми, написани за други видове компютри,
умение за работа в компютърна мрежа
2.2 Архитектура на компютърната система
