Введение. Вычислительные машины, системы и сети: учебное пособие / сост.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Санкт - Петербург

УДК 004(07)

Вычислительные машины, системы и сети: учебное пособие / сост.

Ф. В. Филиппов - СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008. - 197 с.

Рассматриваются принципы построения современных вычислительных машин (ВМ) и систем, архитектура составляющих компонент и система команд центральных и специализированных процессоров, язык ассемблера, особенности организации сетей различного назначения.

Специальность

220201.65 - Управление и информатика в технических системах

140211.65 - Электроснабжение

Направления подготовки бакалавра

220200.62 - Автоматизация и управление

Санкт - Петербург

Издательство СЗТУ

Оглавление

Введение. 4

Раздел 1. Центральный процессор. 5

1.1. Архитектура центрального процессора. 5

1.2. Организация памяти и способы адресации. 10

1.3. Общая характеристика системы команд. 19

1.4. Команды пересылки данных. 19

1.5. Арифметические команды.. 21

1.6. Сдвиги и логические команды.. 24

1.7. Команды обработки строк данных. 25

1.8. Команды передачи управления. 28

1.9. Команды управления процессором. 32

Раздел 2. Арифметический процессор. 36

2.1. Архитектура арифметического процессора. 36

2.2. Программная модель арифметического процессора. 40

2.3. Система команд арифметического процессора. 46

Раздел 3. Эволюция характеристик ЦП.. 56

3.1. Архитектура ЦП Pentium.. 56

3.2. Программная модель ЦП Pentium.. 60

3.3. Система команд ММХ-расширения. 62

3.4. Система команд SSE-расширения. 67

Раздел 4. Системные устройства ВМ... 76

4.1. Программируемый контроллер прерываний. 76

4.2. Программируемый контроллер ПДП.. 80

4.3. Системный таймер. 85

4.4. Системные регистры.. 88

Раздел 5. Защищенный режим работы ВМ.. 92

5.1. Максимальный режим работы ЦП.. 92

5.2. Дескрипторы и шлюзы.. 97

Раздел 6. Язык ассемблера. 103

6.1. Программирование на языке ассемблера. 103

6.2. Директивы языка ассемблера ASM-86. 106

6.3. Использование регистров Pentium.. 109

6.4. Директивы языка ассемблера ASM-89. 111

6.5. Модели программ, компиляция и отладка. 114

Раздел 7. Специфика вычислительных систем. 117

7.1. Мультипроцессорные системы.. 117

7.2. Управление процессами. 122

7.3. Семафорные операции. 127

7.4. Разделение общих процедур. 130

7.5. Управление памятью.. 132

Раздел 8. Специализированные процессоры и ВМ.. 136

8.1. Процессор ввода-вывода. 136

8.2. Программная модель процессора ввода-вывода. 139

8.3. Система команд процессора ввода-вывода. 146

8.4. Процессор операционной системы.. 154

Раздел 9. Назначение и топология сетей. 159

9.1. Особенности и назначение сетей различных типов. 159

9.2. Кодирование информации. 163

9.3. Назначение и структура пакетов. 165

9.4. Методы управления обменом. 168

9.5. Эталонные модели. 171

Раздел 10. Практическая реализация сетей. 177

10.1. Адресация в сетях. 177

10.2. Основные службы Internet 179

10.3. Особенности web-дизайна. 181

10.4. Особенности и тенденции развития Internet 184

Глоссарий ……………………………………………………………………………….187

Литература ………………………………………………………………………………197

Введение

В настоящее время вычислительные машины (ВМ) настолько широко используются во всех сферах человеческой деятельности, что знание в той или иной мере основ их строения и функционирования необходимо каждому образованному человеку. Применительно к специальности 220201.65 «Управление и информатика в технических системах» это знание должно быть весьма глубоким. Управление и информатика предполагает широкое использование различных вычислительных систем (ВС), построенных как на базе ВМ общего назначения, так и с использованием специализированных процессоров.

Трудно также назвать область образования, науки, культуры или производства, где бы не использовались компьютерные сети. Тенденция повсеместного использования компьютерных сетевых технологий, существенное повышение скоростей передачи информации, применение беспроводных широкополосных каналов связи, позволяет говорить о том, что инженерам необходимо знания и навыки в применении на практике всех новых сетевых технологий.

Учебное пособие не претендует на полноту охвата всех аспектов, связанных с изучаемой дисциплиной. Задача, решаемая в нем, состоит в привлечении внимания к отдельным, основополагающим моментам связанным с архитектурой и программными моделями процессоров ВС и программируемых контроллеров. Изучении системы команд центральных и специализированных процессоров ВС, основ языка ассемблера и областей его применения. Отдельное внимание уделяется особенностям реализации компьютерных сетей различного назначения, а также тенденциям их развития и новым технологиям.

Благодаря огромным успехам мировой микроэлектронной технологии, все без исключения компоненты ВС претерпевают постоянные изменения. В этих условиях, знания фундаментальных основ, не претерпевающих изменений, а наоборот поддерживаемых фирмами изготовителями вычислительной техники будут всегда актуальными.

Ограниченный объем пособия не позволил достаточно подробно осветить все вопросы дисциплины «Вычислительные машины, системы и сети», поэтому для получения дополнительных сведений рекомендуется обратиться к соответствующим источникам, список которых включает 10 наименований. При работе над пособием автор неоднократно осуществлял заимствование из этих источников определений, примеров и методов изложения, без отдельных ссылок в тексте.

В заключение автор благодарит рецензентов и редакторов за внимательное прочтение рукописи и замечания, способствовавшие улучшению качества предлагаемого пособия.