МОСКВА – 2011

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

«Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети»

по курсу «Организация ЭВМ и систем»

для студентов специальности 220100 – Вычислительная техника, системы, комплексы и сети

УДК 651.14

Мартиросян С.Т., Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети. Учебное пособие по курсу «Организация ЭВМ и систем», для студентов специальности 220100 – Москва, МГИЭМ, 2011 – 552 стр.

В пособии излагаются основы построения сети Интернет. Основные фундаментальные принципы и технологии, которые легли в его основу. Выполнен обзор понятийного аппарата объединенных сетей. Описаны современные концепции телекоммуникационных сетей и структур. Подробно излагаются основные протоколы Интернета.

Пособие рекомендовано для студентов и аспирантов, обучающихся по специальности 220100.

Рецензенты:

Заместитель генерального директора и Руководитель отдела проектирования компании «Стинс Коман» к.т.н. Хижняк П.Л.;

Проректор по науке МГИЭМ и заведующий кафедрой «ЭВА», д.т.н., профессор Азаров В.Н.

Тем. план 2009. поз 5

Содержание

Лекция 1. Информационные процессы в ЭВМ... 5

Введение. 5

Основные структуры данных. 7

Обработка данных. 7

Способы представления информации и два класса ЭВМ... 7

Кодирование информации. 7

Представление данных в ЭВМ. 8

Форматы файлов. 8

Кодирование чисел. 9

Кодирование текста. 10

Кодирование графической информации. 11

Кодирование звука. 11

Типы данных. 12

Выводы.. 14

Лекция 2. Компьютер – общие сведения. 15

Основные узлы ПК – «Материнская плата». 15

Интерфейсные шины.. 17

Основные внешние устройства компьютера. 19

Выводы.. 22

Вопросы и задания. 22

Лекция 3. Многоуровневая компьютерная организация. 23

Архитектура компьютера. 23

Классическая структура ЭВМ - модель фон Неймана. 25

Особенности современных ЭВМ... 27

Выводы.. 28

Вопросы и задания. 28

Лекция 4. Математическое обеспечение компьютеров. 29

Библиотеки стандартных программ и ассемблеры.. 30

Высокоуровневые языки и системы автоматизированного программирования. 30

Диалоговые ОС и СУБД.. 31

Прикладные программы и CASE – технологии. 32

Компьютерные сети и мультимедиа. 32

Операционные системы.. 33

Лекция 5.Вычислительные системы - общие сведения. 34

Введение. 34

Общие требования. 35

Классификация компьютеров по областям применения. 36

Персональные компьютеры и рабочие станции. 37

Увеличение производительности ЭВМ, за счет чего?. 39

Параллельные системы.. 40

Суперкомпьютеры.. 41

Разновидности высокопроизводительных систем и области их применения. 43

Ограничения производительности ВС.. 44

Выводы.. 45

Вопросы и задания. 45

Лекция 6 (а). Структурная организация ЭВМ - процессор. 46

Введение. 46

Микропроцессорная система. 46

Что такое микропроцессор?. 48

Микроархитектура процессора. 51

Лекция 6 (с) 58

Устройство управления. 58

Микропроцессорная память. 60

Структура адресной памяти процессора. 60

Интерфейсная часть МП.. 62

Трансляторы.. 63

Классификация процессоров. 67

Микроархитектура процессора Pentium II. 68

Выводы.. 69

Вопросы и задания. 69

Лекция 7. Структурная организация ЭВМ - память. 70

Классификация памяти. 71

Распределение системной памяти. 71

Оперативная память, типы ОП.. 73

Кэш-память. 74

Кэш-память прямого отображения. 75

Способы организации кэш-памяти. 78

Алгоритм псевдо LRU. 79

Разновидности строения кэш-памяти. 81

Выводы.. 83

Вопросы и задания. 83

Лекция 8. Логическая организация памяти. 83

Виртуальная память. 85

Страничная организация памяти. 86

Преобразование адресов. 87

Сегментная организация памяти. 88

Свопинг. 90

Выводы.. 91

Вопросы и задания. 92

Лекция 9. Методы адресации. 92

Прямая или абсолютная адресация. 93

Непосредственная адресация. 93

Косвенная (базовая) адресация. 94

Регистровая адресация. 95

Индексная адресация. 95

Относительная адресация. 95

Лекция 10. Внешняя память компьютера. 97

Введение. 97

Жесткий диск (Hard Disk Drive) 98

Общее устройство НЖМД.. 98

Пластины (диски) 99

Головка записи-чтения. 100

Позиционер. 102

Контроллер. 102

Производительность. 102

Структура хранения информации на жестком диске. 103

Таблица размещения файлов. 103

Кластер. 104

Магнитооптические диски. 104

Лазерные компакт-диски CD - ROM... 105

CD-R.. 106

CD-RW... 106

DVD.. 107

Дисковые массивы и уровни RAID.. 107

RAID 0: Базовая конфигурация. 108

RAID1: Зеркальные диски. 108

Выводы.. 110

Вопросы и задания. 110

Лекция 11. Основные принципы построения систем ввода/вывода. 110

Физические принципы организации ввода-вывода. 111

Магистрально-модульный способ построения ЭВМ... 112

Структура контроллера устройства ввода-вывода. 115

Опрос устройств и прерывания. Исключительные ситуации и системные вызовы.. 115

Организация передачи данных. 117

Стандартные интерфейсы и шины систем ввода-вывода. 119

PCI Express. 122

Чипсет. 123

Выводы.. 124

Вопросы и задания. 124

Лекция 12. Особенности архитектуры современных высокопроизводительных ВС.. 125

Классификация архитектур по параллельной обработке данных. 126

Параллелизм вычислительных процессов. 128

Параллелизм на уровне команд – однопроцессорные архитектуры.. 129

Конвейерная обработка. 129

Суперскалярные архитектуры.. 132

Мультипроцессорные системы на кристалле. 134

Технология Hyper-Threading. 134

Многоядерность — следующий этап развития. 137

Выводы.. 139

Вопросы и задания. 139

Лекция 13. Архитектура многопроцессорных ВС.. 139

Введение. 139

SMP архитектура. 139

MPP архитектура. 141

Гибридная архитектура (NUMA) 142

Организация когерентности многоуровневой иерархической памяти. 143

PVP архитектура. 143

Кластерная архитектура. 144

Проблемы выполнения сети связи процессоров в кластерной системе. 144

Выводы.. 147

Лекция 14. Кластерные системы.. 147

Концепция кластерных систем.. 148

Разделение на High Availability и High Performance системы.. 149

Проблематика High Performance кластеров. 150

Проблематика High Availability кластерных систем.. 151

Смешанные архитектуры.. 152

Лекция 15 Многомашинные системы – вычислительные сети. 153

Введение. 153

Простейшие виды связи сети передачи данных. 154

Связь компьютера с периферийным устройством.. 154

Связь двух компьютеров. 156

Многослойная модель сети. 157

Функциональные роли компьютеров в сети. 158

Одноранговые сети. 160

Сети с выделенным сервером.. 161

Гибридная сеть. 164

Сетевые службы и операционная система. 165

Лекция 17. Сети и сетевые операционные системы.. 166

Введение. 166

Для чего компьютеры объединяют в сети. 167

Сетевые и распределенные операционные системы.. 167

Взаимодействие удаленных процессов как основа работы вычислительных сетей. 168

Основные вопросы логической организации передачи информации между удаленными процессами 170

Понятие протокола. 171

Многоуровневая модель построения сетевых вычислительных систем.. 172

Проблемы адресации в сети. 175

Одноуровневые адреса. 175

Двухуровневые адреса. 176

Удаленная адресация и разрешение адресов. 176

Локальная адресация. Понятие порта. 178

Полные адреса. Понятие сокета (socket) 179

Проблемы маршрутизации в сетях. 179

Связь с установлением логического соединения и передача данных с помощью сообщений 182

Синхронизация удаленных процессов. 183

Заключение. 183

Список литературы: 184

Дата добавления: 2014-01-04