- •Сборник методических указаний к лабораторным работам
- •Вычислительные машины, системы и сети
- •Лабораторная работа № 1. Классификация эвм и архитектура вычислительных систем
- •2.2 Архитектура вычислительных систем
- •1. Режимы работы эвм
- •3. Объект изучения.
- •Системная шина
- •Основная память
- •Внешняя память
- •Блок питания
- •Внешние устройства
- •Дополнительные интегральные микросхемы
- •3. Элементы конструкции пк
- •Основные устройства пк
- •1. Микропроцессор
- •2. Системная плата
- •Системный и периферийные интерфейсы (шины)
- •Шины расширений
- •Локальные шины
- •Периферийные шины
- •Универсальные последовательные периферийные шины
- •3. Объект изучения.
- •2. Основная память Статическая и динамическая память
- •Регистровая кэш-память
- •Основная память
- •Типы оперативной памяти
- •Постоянные запоминающие устройства
- •2. Внешние запоминающие устройства
- •Магнитные диски
- •Файлы, их виды и организация
- •Логическая организация файловой системы
- •Спецификация файла
- •Размещение информации на дисках
- •Адресация информации на диске
- •Файловая система ntfs
- •Накопители на жестких магнитных дисках
- •Устройства флэш-памяти
- •Дисковые массивы raid
- •Накопители на гибких магнитных дисках
- •Накопители на оптических дисках
- •Накопители на магнитной ленте
- •3. Объект изучения.
- •Видеомониторы на базе элт
- •Видеомониторы на плоских панелях
- •Видеоконтроллеры
- •2. Принтеры
- •3. Сканеры
- •4. Многофункциональные устройства
- •5. Дигитайзеры
- •6. Плоттеры
- •7. Компьютерные средства обеспечения звуковых технологий
- •3. Объект изучения.
- •Виды локальных вычислительных сетей
- •Одноранговые локальные сети
- •Серверные локальные сети
- •Устройства межсетевого интерфейса
- •Базовые технологии локальных сетей
- •Методы доступа к каналам связи
- •Сетевая технология ieee802.3/Ethernet
- •Технология ieee 802.5/Token Ring
- •Технология arcnet
- •Технология fddi
- •3. Объект изучения.
- •2.2 Основные принципы построения компьютерных сетей
- •Классификация и архитектура информационно-вычислительных сетей
- •Виды информационно-вычислительных сетей
- •Модель взаимодействия открытых систем
- •2.3. Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей
- •Серверы и рабочие станции
- •Линии и каналы связи
- •Маршрутизаторы и коммутирующие устройства
- •Модемы и сетевые карты
- •3. Объект изучения
- •Общие сведения о сети Интернет
- •Протоколы общения компьютеров в сети
- •3. Объект изучения.
- •Каналы связи
- •Цифровые каналы связи
- •Системы оперативной связи
- •Телефонная связь
- •Радиотелефонная связь
- •Транкинговая связь
- •Пейджинговые системы связи
- •Персональная спутниковая радиотелефонная связь
- •Спутниковые навигационные системы
- •Компьютерные системы оперативной связи
- •Системы передачи документированной информации
- •Телеграфная связь
- •Дейтафонная связь
- •Факсимильная связь
- •3. Объект изучения.
- •4. Порядок выполнения работы
- •Список литературы
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тульский государственный университет»
Кафедра «Робототехника и автоматизация производства»
Сборник методических указаний к лабораторным работам
по дисциплине
Вычислительные машины, системы и сети
Направление подготовки: 220400 «Мехатроника и робототехника»
Специальность: 220402 «Роботы и робототехнические системы»
Формы обучения:очная
Тула 2012 г.
Методические указания к лабораторным работам составлены доцент, к.т.н. Шмелев В.В. и обсуждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,
протокол №___ от "___"____________ 201 г.
Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин
Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,
протокол №___ от "___"____________ 20___ г.
Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа № 1. Классификация ЭВМ и архитектура вычислительных систем 4
2.1 Классификация ЭВМ 4
Лабораторная работа № 2. Состав и устройство персонального компьютера 9
2.1 Структура персонального компьютера 9
Основные устройства ПК 15
Лабораторная работа № 3.Запоминающие устройства персонального компьютера 29
2.1 Запоминающие устройства 29
Лабораторная работа № 4. Внешние устройства ПК 58
Лабораторная работа № 5. Локальные вычислительные сети 79
2.1 Локальные вычислительные сети 79
Лабораторная работа № 6. Программное, информационное и техническое обеспечение сетей 91
2.1. Программное и информационное обеспечение сетей 92
2.2 Основные принципы построения компьютерных сетей 93
2.3. Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей 104
Объектом изучения является программное, информационное и техническое обеспечение сетей 122
2. Изучить программное, информационное и техническое обеспечение сетей 122
Лабораторная работа № 7. Глобальная информационная сеть Интернет 123
2. Основы теории 123
2.1 Глобальная информационная сеть Интернет 123
Лабораторная работа № 8. Система коммуникаций 133
1. Цель и задачи работы 133
2. Основы теории 133
2.1. Системы ТЕЛЕКОММУНИКАЦИй 133
Системы передачи документированной информации 146
Лабораторная работа № 1. Классификация эвм и архитектура вычислительных систем
1. Цель и задачи работы.
В результате выполнения данной работы студенты должны
знать классификацию ЭВМ и архитектуру вычислительных систем
2.Основы теории.
2.1 Классификация ЭВМ
ЭВМ – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения различных задач.
Существует несколько признаков, по которым можно разделить ВМ. В частности:
по принципу действия,
по элементной базе и этапам создания,
по назначению,
по размеру и вычислительной мощности,
по функциональным возможностям,
и т.д.
По принципу действия ВМ: аналоговые, цифровые и гибридные.
Аналоговые, или ВМ непрерывного действия, работают с информацией представленной в непрерывной (аналоговой форме), т.е. в виде непрерывного потока значений какой-либо физической величины (чаще всего напряжения электрического тока)
АВМ просты и удобны в эксплуатации. Скорость решения задач регулируется оператором и может быть очень высокой, но точность вычислений очень низкая. На подобных машинах эффективно решаются задачи дифференциального исчисления, не требующие сложной логики.
Цифровые, или ВМ дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой форме.
Гибридные, или ВМ комбинированного действия сочетают в себе возможности работы как с цифровой, так и с аналоговой информацией. Обычно применяются в автоматизации задач управления техническими и технологическим процессами.
В экономике и повседневной деятельности получили широкое распространение ЦЭВМ, чаще называемы просто ЭВМ или компьютерами.
По элементной базе и этапам создания выделяют:
1-е поколение, 50-е годы ХХ века: ЭВМ на электронных вакуумных лампах.
2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на полупроводниковых устройствах (транзисторах).
3-е поколение, 70-е годы: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни-тысячи транзисторов в одном корпусе, на кристалле).
4-е поколение, 80-90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших ИС, основная из которых – микропроцессор (десятки тысяч-миллионы активных элементов на одном кристалле).
Если электронное оборудование ЭВМ 1-но поколения занимало зал площадью 100-150 кв. м, то СБИС 1-2 кв. см и расстояние между элементами на ней 0,11-0,15 микрона (толщина человеческого волоса – несколько десятков микроном)
5-е поколение, настоявшее время: вычислительные системы с несколькими десятками параллельно работающих микропроцессоров.
6-е и последующие поколения: компьютеры с массовым параллелизмом и оптико-электронной базой, в которых реализован принцип ассоциативной обработки информации; т.н. нейронные компьютеры.
Важно знать:
Каждое последующее поколение превышает производительность системы и емкость запоминающих устройств более чем на порядок.
По назначению принято выделять универсальные компьютеры, проблемно-ориентированные и специализированные.
Универсальные предназначены для решения широкого круга инженерно-технических, экономических, математических и др. задач, для которых характерны большие объемы обработки данных и сложность алгоритмов.
Проблемно-ориентированные предназначены для решения более узкого круга задач, связанных с управлением технологическими процессами (объектами), с регистрацией, накоплением и переработкой относительно небольших объемов данных, выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Они включают ограниченные по своим возможностям аппаратные и программные ресурсы.
Специализированные предназначены для решения специфических задач по управлению работой технических устройств (агрегатов). Это могут быть контроллеры – процессоры, управляющие работой отдельных узлов вычислительной системы.
По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить на сверхбольшие (суперЭВМ, суперкомпьютеры), большие, малые и сверхмалые (микроЭВМ, микрокомпьютеры).
Сравнительная характеристика классов компьютеров
Параметры |
СуперЭВМ |
Большие |
Малые |
МикроЭВМ |
Производительность, MIPS |
1 000-1 00 000 |
100-10 000 |
10-1 000 |
10-100 |
Емкость ОЗУ, Мбайт |
2000-100 000 |
512-10 000 |
128-2048 |
32-512 |
Емкость ВЗУ, Гбайт |
500-50 000 |
100-10 000 |
20-500 |
20-100 |
Разрядность, бит |
64-256 |
64-128 |
32-128 |
32-128 |
При рассмотрении функциональных возможностей компьютеров оценивают:
быстродействие процессора,
разрядность регистров процессора,
формы представления чисел,
номенклатура, емкость и быстродействие запоминающих устройств,
номенклатура и технические характеристики внешних устройств,
способность выполнять несколько программ одновременно (многозадачность),
номенклатура применяемых операционных систем,
программная совместимость – возможность выполнять программы, написанные для других типов компьютеров,
возможность работы в вычислительной сети
и т.д.