ЭВМ и периферийные устройства
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Общая информатика
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Автор:
Лянг Виктор Федорович
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 580
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-16-018135-6
ISBN-онлайн: 978-5-16-111138-3
Артикул: 690265.01.01
Доступ онлайн
от 700 ₽
В корзину
В учебном пособии рассматриваются вопросы организации электронных вычислительных машин и систем, в состав которых входят периферийное оборудование и устройства для создания сетей, а также вопросы архитектуры шин, устройств и принципов работы основных элементов вычислительных систем.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Адресовано студентам, обучающимся по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника», при подготовке к лабораторным работам и экзамену. Может быть использовано студентами других направлений подготовки и специальностей при изучении курсов «Основы информатики», «Сети и телекоммуникации» и «Защита информации».
Эволюция ЭВМ и периферийных устройств: от принципов фон Неймана до современных технологий
В учебном пособии В.Ф. Лянга "ЭВМ и периферийные устройства" представлен всесторонний обзор организации электронных вычислительных машин и систем, охватывающий как теоретические основы, так и практические аспекты. Книга начинается с фундаментальных принципов Джона фон Неймана, определяющих архитектуру современных компьютеров, включая арифметико-логическое устройство, устройство управления, оперативную память и устройства ввода-вывода.
Архитектура и компоненты ПК
Рассматриваются основные блоки персонального компьютера (ПК), включая монитор, клавиатуру, мышь и системный блок. Подробно анализируется структура системного блока, его компоненты, такие как системная плата, блок питания, накопители на жестких дисках и оптические диски. Особое внимание уделяется форм-факторам системных плат и их влиянию на конструкцию системного блока.
Системная плата: сердце компьютера
Центральное место в книге занимает системная плата, рассматриваемая как основа архитектуры ПК. Анализируются основные элементы материнской платы, включая микропроцессор, BIOS, шины и слоты расширения. Подробно описываются различные типы шин (шина процессора, шина памяти, шина данных, шина адреса, шина ввода/вывода), их характеристики и эволюция. Рассматриваются системные ресурсы, такие как прерывания, каналы прямого доступа к памяти и адреса ввода/вывода, а также вопросы предотвращения конфликтов. Отдельное внимание уделено системным платам российского производства, их особенностям и отличиям от зарубежных аналогов.
Микропроцессоры: от 286 до современных моделей
В книге представлен обзор микропроцессоров, начиная с процессоров Intel 286 и заканчивая современными моделями, такими как Pentium 4. Рассматриваются параметры процессоров, их внутренние регистры и быстродействие. Подробно анализируются процессоры Intel, IBM, AMD и Cyrix, их архитектуры и технические характеристики. Отдельное внимание уделено российским микропроцессорам, таким как Эльбрус, MultiClet, MALT, КОМДИВ-МК и Байкал.
Память: организация и использование
Рассматривается логическая организация памяти, включая типы памяти, логическую карту памяти, основную память, область верхней памяти, расширенную память и другие типы памяти. Анализируется физическая память, микросхемы ОЗУ, конструкция и организация модулей памяти, контроль четности и принципы организации памяти, такие как страничная организация и кэширование.
Периферийные устройства: от накопителей до мониторов
В книге подробно рассматриваются периферийные устройства, такие как накопители на жестких дисках, накопители на гибких дисках, устройства оптического хранения данных, видеосистемы, устройства ввода (клавиатура, мышь), моноблоки, ноутбуки, принтеры и сканеры. Анализируются их устройство, принципы работы, интерфейсы и особенности. Отдельное внимание уделено локальным сетям, их компонентам, типам, топологиям и протоколам.
Заключение
В заключение подчеркивается важность понимания архитектуры и функционирования ЭВМ и периферийных устройств для студентов, обучающихся по направлению "Информатика и вычислительная техника", а также для специалистов, работающих в этой области. Книга предоставляет необходимые знания для сборки, настройки и модернизации ПК, а также для решения монтажно-наладочных и сервисно-эксплуатационных задач.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 09.03.01: Информатика и вычислительная техника
- ВО - Специалитет
- 09.05.01: Применение и эксплуатация автоматизированных систем специального назначения
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
ЭВМ И ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА В.Ф. ЛЯНГ Москва ИНФРА-М 2023 УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
УДК 004.35(075.8) ББК 32.971.3я73 Л97 Лянг В.Ф. Л97 ЭВМ и периферийные устройства : учебное пособие / В.Ф. Лянг. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 580 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1912429. ISBN 978-5-16-018135-6 (print) ISBN 978-5-16-111138-3 (online) В учебном пособии рассматриваются вопросы организации электронных вычислительных машин и систем, в состав которых входят периферийное оборудование и устройства для создания сетей, а также вопросы архитектуры шин, устройств и принципов работы основных элементов вычислительных систем. Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения. Адресовано студентам, обучающимся по направлению подготовки «Информатика и вычислительная техника», при подготовке к лабораторным работам и экзамену. Может быть использовано студентами других направлений подготовки и специальностей при изучении курсов «Основы информатики», «Сети и телекоммуникации» и «Защита информации». УДК 004.35(075.8) ББК 32.971.3я73 Р е ц е н з е н т ы: Гданский Н.И., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Системы автоматизированного управления» Московского государственного университета технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет); Рюмин Ю.А., кандидат технических наук, начальник отдела технической политики и инновационных технологий государственной компании «Российские автомобильные дороги» ISBN 978-5-16-018135-6 (print) ISBN 978-5-16-111138-3 (online) © Лянг В.Ф., 2023
Оглавление ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................ 18 1. АРХИТЕКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ ........................................................................... 22 1.1. Принципы Джона фон Неймана ........................................ 22 1.2. Основные блоки ПК ............................................................ 23 1.3. Блок-схема устройства компьютера .................................. 25 1.4. Системный блок .................................................................. 27 1.5. Классификация компьютеров ............................................ 30 Контрольные вопросы к главе 1 ................................................ 32 Практика ...................................................................................... 33 2. СИСТЕМНАЯ ПЛАТА ..................................................................... 35 2.1. Типы основных плат ПК ....................................................... 35 2.2. Основные элементы материнской платы .......................... 36 2.3. Примеры расположения основных элементов на материнской плате ПК......................................................... 39 Системная плата начала 90-х годов ................................... 39 Системная плата конца 90-х годов ..................................... 41 Современные системные платы ......................................... 43 2.4. Система BIOS – базовая система ввода/вывода .............. 45 2.4.1. Назначение BIOS ........................................................... 45 2.4.2. Функциональные возможности современной BIOS .................................................................. 46 2.4.3. Фирмы-разработчики BIOS ......................................... 47 2.5. Шины и слоты ....................................................................... 48 2.5.1. Типы шин ....................................................................... 48
2.5.2. Шина процессора ......................................................... 48 2.5.3. Шина памяти ................................................................. 50 2.5.4. Шина данных ................................................................. 51 2.5.5. Шина адреса .................................................................. 52 2.5.6. Шина ввода/вывода ..................................................... 53 Шина ISA ............................................................................. 54 Шина MCA и ее управление ............................................... 58 Шины EISA .......................................................................... 60 Управление шинами EISA и MCA ...................................... 61 Локальная шина .................................................................. 62 Шина PCI............................................................................. 65 Шина PC-Card .................................................................... 69 2.6. Развитие архитектуры шин ................................................. 69 2.6.1. Развязка шин системных плат 1995–2000 годов ........ 69 2.6.2. Развязка шин системных плат 2000–2015 годов ........ 71 2.7. Системные ресурсы ............................................................. 74 2.7.1. Прерывания ................................................................... 74 2.7.2. Каналы прямого доступа к памяти .............................. 80 2.7.3. Адреса ввода/вывода ................................................... 80 2.8. Признаки конфликтов ......................................................... 82 2.8.1. Предотвращение конфликтов вручную ...................... 82 2.8.2. Автоматическое конфигурирование системы ........... 83 2.9. Системные платы российского производства .................. 84 2.9.1. Системная плата к процессору Эльбрус ..................... 84 2.9.2. Системная плата к процессору Байкал ....................... 86 2.9.3. Системная плата к процессору MALT .......................... 87
Контрольные вопросы к главе 2 ................................................ 90 Практика ...................................................................................... 93 Построение архитектуры системной платы иностранного производства ............................................. 93 Построение архитектуры системной платы российского производства ................................................. 94 Сравнительный анализ системных плат иностранного и российского производства ..................... 95 3. МИКРОПРОЦЕССОРЫ .................................................................. 97 3.1. Параметры процессоров ..................................................... 97 3.1.1. Процессоры фирмы Intel .............................................. 97 3.1.2. Внутренние регистры ................................................... 99 3.1.3. Быстродействие ............................................................ 99 3.2. Процессоры фирмы Intel .................................................. 103 3.2.1. Процессор 286 ............................................................ 103 3.2.2. Процессор 386 ............................................................. 104 3.2.3. Процессор 486 ............................................................ 106 3.2.4. Кэш .............................................................................. 108 3.2.5. Процессор Pentium ..................................................... 110 3.2.6. Процессор Pentium с технологией MMX .................. 113 3.2.7. Маркировка процессора Pentium ............................ 114 3.2.8. Процессор Pentium Pro .............................................. 115 3.2.9. Процессор Pentium II ................................................. 119 Отличительные черты Pentium II .................................. 122 Структура процессора Pentium II .................................. 123 3.2.10. Процессор Pentium 4 ............................................... 127 Структура процессора Pentium 4 ................................... 128
Архитектура процессора Pentium 4 ............................... 134 Характерные черты процессора Pentium 4 ................... 136 3.3. Intel-совместимые процессоры ....................................... 139 3.4. Процессоры фирмы IBM ................................................... 139 3.5. Процессоры фирмы AMD .................................................. 141 3.5.1. RISC- и CISC-процессоры ............................................. 141 3.5.2. Процессор AMD K5 ..................................................... 143 3.5.3. Процессор AMD K6 ..................................................... 144 3.5.4. Процессор AMD K7 ..................................................... 145 Характерные черты AMD K7 ......................................... 145 Архитектура Athlon ......................................................... 147 3.6. Процессоры фирмы Cyrix .................................................. 149 3.7. Тестирование производительности процессоров ......... 150 3.8. Сопроцессоры .................................................................... 153 3.9. Проверка процессоров ..................................................... 154 3.9.1. Дефект процессора Pentium ..................................... 154 3.9.2. Дефект системы управления потребляемой мощностью ............................................................................ 156 3.9.3. Перегрев и охлаждение ............................................. 157 3.10. Российские микропроцессоры ....................................... 157 3.10.1. Процессоры Эльбрус ................................................ 157 3.10.2. Микропроцессоры MultiClet .................................... 160 3.10.3. Микропроцессоры MALT.......................................... 163 3.10.4. Микропроцессор КОМДИВ-МК ............................... 166 3.10.5. Процессоры Байкал .................................................. 170 Контрольные вопросы к главе 3 .............................................. 176
Практика .................................................................................... 179 Установка процессора......................................................... 179 Сравнительный анализ технических свойств процессоров .......................................................................... 180 4. ПАМЯТЬ ...................................................................................... 181 4.1. Логическая организация памяти ..................................... 181 4.1.1. Типы памяти ................................................................ 181 4.1.2. Логическая карта памяти ........................................... 182 4.1.3. Основная память ........................................................ 183 4.1.4. Область верхней памяти (UMA) ................................ 183 4.1.5. Сегментные и линейные адреса ............................... 185 4.1.6. Видеопамять............................................................... 187 4.1.7. ПЗУ адаптеров и специальное ОЗУ ........................... 189 BIOS видеоадаптеров ....................................................... 189 BIOS контроллера жесткого диска и основного адаптера SCSI .................................................................. 190 Сетевые адаптеры .......................................................... 191 Другие ПЗУ в области верхней памяти (UMA) ............. 192 4.1.8. Память системной BIOS .............................................. 192 4.1.9. Расширенная память .................................................. 193 4.1.10. Расширенная память XMS ........................................ 194 4.1.11. Область старшей памяти HMA и линия А20 ........... 195 4.1.12. Дополнительная память (Expanded Memory)......... 196 4.2. Использование памяти ..................................................... 198 4.2.1. Предотвращение конфликтов и перекрытий областей памяти ПЗУ BIOS ................................................... 198 4.2.2. Теневая память ПЗУ .................................................... 198
4.2.3. Установленная и доступная память .......................... 199 4.2.4. Конфигурирование и оптимизация памяти ............. 200 4.3. Физическая память ........................................................... 202 4.3.1. Микросхемы ОЗУ ....................................................... 202 4.3.2. Конструкция и организация микросхем и модулей памяти ................................................................. 202 4.3.3. Контроль четности ...................................................... 207 4.3.4. Принципы организации памяти ................................ 208 Страничная организация памяти ................................... 209 Память с чередованием ................................................... 209 Кэширование памяти ....................................................... 209 Контрольные вопросы к главе 4 .............................................. 211 Практика .................................................................................... 213 Установка модуля оперативной памяти ........................ 213 Карта памяти ...................................................................... 214 5. БЛОК ПИТАНИЯ ......................................................................... 215 5.1. Назначение блока питания .............................................. 215 5.2. Конструкция блоков питания ............................................ 216 5.3. Разъемы блоков питания .................................................. 222 5.4. Сетевые выключатели ....................................................... 225 5.5. Разъемы питания дисковых накопителей ...................... 226 5.6. Сигнал Power Good ............................................................ 227 5.7. Факторы неисправности блока питания .......................... 228 5.8. Батареи питания КМОП-памяти ....................................... 228 Контрольные вопросы к главе 5 .............................................. 230 Практика .................................................................................... 231
Установка блока питания .................................................. 231 Конструкция блока питания .............................................. 232 6. НАКОПИТЕЛИ НА ЖЕСТКИХ ДИСКАХ ....................................... 234 6.1. История создания накопителя .......................................... 234 6.2. Основные узлы накопителя на жестком диске ............... 235 6.2.1. Принципы работы накопителя на жестком диске .................................................................. 236 6.2.2. Диски ............................................................................ 237 Технология образования рабочего слоя ........................... 238 6.2.3. Головки записи/воспроизведения ............................ 239 6.2.4. Механизм привода головок ....................................... 243 6.2.5. Двигатель привода дисков ........................................ 249 6.2.6. Плата управления ....................................................... 250 6.2.7. Кабели и разъемы....................................................... 250 6.3. Магнитная регистрация данных ....................................... 252 6.4. Способы кодирования данных ......................................... 254 6.4.1. Частотная модуляция ― FM ....................................... 255 6.4.2. Модифицированная частотная модуляция .............. 256 6.4.3. Метод RLL .................................................................... 257 6.4.4. Сравнение способов кодирования ........................... 259 6.4.5. Секторы ........................................................................ 260 6.4.6. Форматирование дисков ............................................ 261 6.5. Интерфейсы накопителей на жестких дисках ............ 263 6.6. Интерфейс SCSI ................................................................... 264 6.6.1. Стандарты SCSI ............................................................ 264 6.6.2. Схема связей основных элементов конструкции SCSI-накопителя .............................................. 266
6.6.3. Драйвер SCSI ................................................................ 269 6.6.4. Стандарты SPI-3 и SPI-4 ............................................... 269 6.6.5. Разъемы подключения SCSI ....................................... 271 6.7. Интерфейс IDE .................................................................... 273 6.7.1. Стандарты IDE .............................................................. 273 6.7.2. Разъемы подключения IDE......................................... 275 6.7.3. Стандарт ATA RAID ...................................................... 277 6.8. Сравнение интерфейсов SCSI и IDE .................................. 281 Контрольные вопросы к главе 6 .............................................. 283 Практика .................................................................................... 285 Установка жесткого диска в системный блок ................ 285 Конструкция накопителя с жестким магнитным диском .............................................................. 286 7. НАКОПИТЕЛИ НА ГИБКИХ ДИСКАХ .......................................... 288 7.1. Конструкция дисковода .................................................... 288 7.1.1. Головка записи/воспроизведения ............................ 291 7.1.2. Привод головок ........................................................... 292 7.1.3. Двигатель привода диска ........................................... 294 7.1.4. Платы управления....................................................... 294 7.1.5. Разъемы ....................................................................... 295 7.2. Контролеры накопителей ................................................. 295 7.3. Конфигурирование накопителей ..................................... 296 7.4. Конструкция дискеты ........................................................ 298 7.5. Перемычка смены дискеты............................................... 300 7.6. Физические характеристики ............................................. 301 Контрольные вопросы к главе 7 .............................................. 303
Похожие
Доступ онлайн
от 700 ₽
В корзину