- •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
7.3 Структура основной памяти
Как указано в /6/, основная память представляет собой такой вид памяти, к которой процессор может обращаться непосредственно (исключение составляет регистровая память самого процессора). Основную память образуют устройства с произвольным доступом, которые представляют собой массив ячеек; обращение к одной ячейке занимает одно и то же время и может производиться в произвольной последовательности. Каждая ячейка содержит фиксированное число запоминающих элементов и имеет уникальный адрес. Основная память включает в себя ОЗУ и ПЗУ.
Для запоминающего элемента любой полупроводниковой памяти характерны следующие свойства /2,6/:
1) два стабильных состояния, представляющие двоичные «0» и «1»;
2) в запоминающий элемент (хотя бы однажды) может быть произведена запись информации посредством перевода его в одно из двух возможных состояний;
3) для определения текущего состояния запоминающего элемента его содержимое может быть считано.
Упрощённая структурная схема модуля памяти при матричной организации представлена на рисунке 7.2.
Адрес ячейки, поступающий по шине адреса, разделяется на две составляющие: адрес строки и адрес столбца, которые запоминаются в соответствующих регистрах микросхемы. Регистры соединены каждый со своим дешифратором. Выходы дешифраторов образуют систему горизонтальных и вертикальных линий, к которым подсоединены запоминающие элементы куба памяти; при этом каждый запоминающий элемент расположен на пересечении одной горизонтальной и одной вертикальной линии.
Рисунок 7.2 – Структура модуля основной памяти
Запоминающие элементы, объединённые общим «горизонтальным» проводом, называют строкой. Запоминающие элементы, подключённые к общему «вертикальному» проводу, называют столбцом. Совокупность запоминающих элементов и логических схем, связанных с выбором строк и столбцов, называется ядром микросхемы памяти. Помимо ядра в модуле памяти имеется интерфейсная логика, обеспечивающая его взаимодействие с внешним миром. Количество запоминающих элементов, имеющих один и тот же адрес, называется ячейкой. Получив значения полуадресов из регистра адреса строки и регистра адреса столбца, дешифраторы адресов строки и столбца определяют положение ячейки для чтения или для записи данных, посылая сигналы по соответствующим выходам к строке и столбцу.
Информация для записи, поступающая по шине данных, сначала заносится во входной регистр данных, а затем – в выбранную ячейку. При выполнении операции чтения информация из ячейки до выдачи на шину данных предварительно помещается в выходной регистр данных. Роль входного и выходного регистров может выполнять один регистр.
Усилители считывания/ записи служат для электрического согласования сигналов на линиях данных и внутренних сигналов микросхемы памяти.
Управление операциями с основной памятью осуществляется контроллером памяти, который входит в состав центрального процессора либо реализуется в виде внешнего по отношению к памяти устройства. В последних типах микросхем памяти часть функций контроллера возлагается на саму микросхему. Контроллер памяти является синхронным устройством, срабатывающим исключительно по тактовым импульсам. В общем случае на каждую операцию с памятью требуется, как минимум, пять тактов.
Конструктивно модуль (микросхема) памяти представляет собой небольшую печатную плату, на которой установлены необходимые интегральные схемы. В настоящее время выделяют следующие типы модулей /1,2,6/:
1) SIMM (Single In-Line Memory Module) – модули с однорядным расположением выводов, в которых установлены асинхронные СБИС DRAM.
2) DIMM (Dual In-Line Memory Module) – модули с двухрядным расположением выводов, в которых могут быть установлены как асинхронные DRAM, так и синхронные DRAM (SDRAM – Synchronous DRAM).
3) RIMM (Rambus In-Line Memory Module) – модули, в которых установлены СБИС фирмы Rambus и используется интерфейс Rambus Channel.
В настоящее время среди быстродействующих СБИС DRAM доминируют SDRAM и DRDRAM (Direct Rambus DRAM) /1/.