- •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
9.3.3 Универсальная последовательная шина usb
Шина USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина, предназначенная для подсоединения низкоскоростных УВВ к шинам расширения современных ВМ. Она разработана по предложению семи ведущих компаний-производителей: IBM, DEC, Intel, Microsoft и др., и удовлетворяет следующим требованиям:
1) Допускает подключение к шине до 127 устройств, при этом подключение возможно во время работы компьютера.
2) УВВ, подключаемые к шине, получают питание через кабель; существует только один тип кабеля для подключения любого устройства.
3) поддерживается работа устройств реального времени, например, звуковых карт, телефона и пр.
Шина имеет 3 режима работы: низкоскоростной (скорость передачи 1,5 Мбит/с), полноскоростной, высокоскоростной (12 Мбит/с). Версия шины USB 2.0 обеспечивает высокую скорость передачи до 480 Мбит/с.
В шине USB нет отдельных линий для данных, адреса и управления, все протокольные функции выполняются с помощью одной пары проводов. По ним передаются организованные определённым образом цепочки битов – пакеты.
В системе USB имеется только один управляющий блок – контроллер USB или хост, который выполняет преобразование параллельных данных ВМ в поток битов шины и обратные преобразования; обработку запросов на передачу данных между процессором и внешними устройствами; обработку ошибок передачи и ряд других.
Топология шины USB – дерево, вершиной которого является хост-контроллер. Подключаемые к шине USB устройства являются исключительно ведомыми: они отвечают на запросы хост-контроллера и не могут обмениваться информацией друг с другом. Для подключения большого числа устройств специальные разветвители – хабы, которые обеспечивают дополнительные точки подключения устройств. Допускается до 5 уровней подключения внешних устройств к хост-контроллеру через промежуточные хабы.
Взаимодействие вычислительного ядра ВМ с устройствами USB выполняется только через программный интерфейс. С шиной процессора соединён только хост-контроллер USB, управляющий корневым хабом, встроенным в хост. При необходимости обмена информацией у ПУ USB процессор направляет соответствующий пакет данных корневому хабу, а последний переправляет его соответствующему устройству.
Благодаря своей универсальности, шина USB применяется для подключения к ВМ самых разнообразных устройств: клавиатуры, мыши, принтера, сканера, аудиосистемы, модема и пр. Она призвана заменить традиционные порты COM и LPT.
Более подробно со спецификацией интерфейса USB можно познакомиться в /1/, а также в специальной литературе.
9.3.4 Беспроводные интерфейсы
Беспроводные интерфейсы применяются для передачи данных на расстояния от нескольких десятков сантиметров до нескольких километров. Они наиболее удобны для пользователей, но при небольших расстояниях их стоимость выше проводных. Среди беспроводных интерфейсов, используемых для подключения к ВМ ПУ, рассмотрим интерфейсы Bluetooth и WUSB /2/.
1) Bluetooth («Голубой зуб») – технология передачи данных по радиоканалам в диапазоне частот около 2,5 ГГц на короткие расстояния даже при отсутствии прямой видимости между устройствами.
Стандарт Bluetooth был разработан совместно фирмами IBM, Ericsson, Toshiba, Intel и Nokia. Первоначально предусматривалась дальность передачи до 100 м, скорость передачи до 100 Кбайт/с. Для обеспечения безопасности частота, на которой передаётся информация, регулярно автоматически меняется. К одному каналу Bluetooth может быть подключено до 7 устройств; устройства стандарта Bluetooth могут соединяться друг с другом, образуя пикосети, в каждую из которых может входить до 256 устройств. Современная высокоскоростная версия Bluetooth 2.0 обеспечивает скорость передачи до 1,5 Мбайт/с.
Недостатками интерфейса Bluetooth являются довольно высокая стоимость и низкая пропускная способность. Её достаточно для нормального функционирования таких низкоскоростных устройств как клавиатура или мышь, но недостаточно, например, при подключении принтера.
2) Фирма Intel в качестве основной замены Bluetooth предложила беспроводную версию интерфейса USB – интерфейс WUSB (Wireless USB - беспроводной USB).
В WUSB используется технология беспроводного интерфейса UWB (Ultra Wide Band), разработанного в Intel и получившего своё название из-за использования им очень широкой полосы частот: от 3,1 до 10,6 ГГц. Скорость передачи данных в этой технологии изменяется в зависимости от скорости передачи: при расстоянии до 2 м скорость может достигать 60 Мбайт/с, а при расстоянии 10 м снижается до 12 Мбайт/с. Хост-контроллер WUSB может поддерживать до 127 устройств в группе. Максимальный радиус действия приёмопередатчиков WUSB составляет 10 м.
Одно из преимуществ технологии UWB заключается в том, что она не создаёт помех для других беспроводных технологий.