Опубликован: 05.04.2005 | Уровень: специалист | Доступ: платный | ВУЗ: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
В лекциях рассматриваются схемотехнические основы ЭВМ. Представлены основные устройства ЭВМ. Рассматривается взаимодействие устройств ЭВМ при автоматическом выполнении программы. Описана работа мультипрограммной ЭВМ.
В курсе рассмотрены основные схемотехнические элементы ЭВМ: логические элементы, триггерные схемы, регистры, счетчики и т.д. Рассматривается организация и принципы работы запоминающих устройств, устройства управления, арифметико-логического устройства. Их анализ проводится на примерах реализации устройств, выполняющих заданные функции. Рассмотрены режимы адресации и форматы команд персональной ЭВМ с системой команд x86. Приведены основные характеристики 32-разрядного микропроцессора. Проведен анализ конвейерной организации работы микропроцессора для случая идеального конвейера и конвейера, в работе которого встречаются конфликты. Рассмотрены основные режимы работы мультипрограммной ЭВМ, характеристики ЭВМ при работе в мультипрограммном режиме, дисциплины распределения ресурсов. Описана работа системы прерывания как с классической точки зрения, так и применительно к современным персональным компьютерам. Рассмотрены вопросы, возникающие при работе системы распределения памяти. Представлен анализ классических методов защиты информации в ЭВМ и методов, поддерживаемых на аппаратном уровне в современных ЭВМ. Рассмотрена организация ввода-вывода информации, включая прямой доступ к памяти.
Цель: Рассмотреть основные принципы организации вычислительного процесса в компьютере. Дать слушателю представления о том, какие устройства составляют ЭВМ и как они взаимодействуют между собой и с внешними устройствами при автоматическом выполнении программы. Представить особенности реализации этого процесса в ЭВМ с классической архитектурой и в современных персональных компьютерах.
Необходимые знания: Логические, арифметические основы и принципы работы ЭВМ.

План занятий

ЗанятиеЗаголовок <<Дата изучения
-
Лекция 1
37 минут
Основные функциональные элементы ЭВМ, часть 1
Рассматриваются основные функциональные элементы ЭВМ: дешифратор, шифратор, триггерные схемы различных типов.
Оглавление
    -
    Тест 1
    15 минут
    -
    Лекция 2
    17 минут
    Основные функциональные элементы ЭВМ, часть 2
    Рассматриваются основные функциональные элементы ЭВМ: счетчик, регистры хранения и сдвига. Описываются их функции, внутренняя структура, временные диаграммы работы. Отмечается место и роль этих элементов при построении различных узлов и устройств ЭВМ.
    Оглавление
      -
      Тест 2
      15 минут
      -
      Лекция 3
      12 минут
      Арифметико-логическое устройство
      Рассматриваются особенности реализации арифметико-логического устройства компьютера на примере проектирования АЛУ для умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя.
      Оглавление
        -
        Тест 3
        18 минут
        -
        Лекция 4
        17 минут
        Устройство управления
        Рассматриваются принципы построения схемного и микропрограммного устройств управления. Даны различные схемы реализации датчика сигнала, входящего в состав УУ. Представлена микропрограмма для управления арифметико-логическим устройством, описанным в лекции 7.
        Оглавление
          -
          Тест 4
          18 минут
          -
          Лекция 5
          24 минуты
          Запоминающие устройства
          Рассматриваются основные характеристики запоминающих устройств, их классификация, иерархическое построение запоминающих устройств современных ЭВМ, построение ЗУ заданной организации на БИС ЗУ различного типа.
          Оглавление
            -
            Тест 5
            18 минут
            -
            Лекция 6
            47 минут
            Режимы адресации и форматы команд 16-разрядного процессора
            Рассматриваются режимы адресации 16-разрядного микропроцессора Intel-8086 и их связь с форматами команд, а также форматы и особенности реализации команд переходов.
            Оглавление
              -
              Тест 6
              21 минута
              -
              Лекция 7
              24 минуты
              Кодирование команд (часть 1)
              Рассматриваются практические вопросы, связанные с машинным представлением команд различных форматов и с различными режимами адресации операндов, с дизассемблированием команд, с оценкой влияния структуры программы на время ее выполнения.
              Оглавление
                -
                Тест 7
                18 минут
                -
                Лекция 8
                33 минуты
                Кодирование команд (часть 2)
                Рассматриваются практические вопросы, связанные с машинным представлением команд различных форматов и с различными режимами адресации операндов, с дизассемблированием команд, с оценкой влияния структуры программы на время ее выполнения.
                Оглавление
                  -
                  Тест 8
                  18 минут
                  -
                  Лекция 9
                  25 минут
                  Кодирование команд (часть 3)
                  Рассматриваются практические вопросы, связанные с машинным представлением команд различных форматов и с различными режимами адресации операндов, с дизассемблированием команд, с оценкой влияния структуры программы на время ее выполнения.
                  Оглавление
                    -
                    Тест 9
                    18 минут
                    -
                    Лекция 10
                    24 минуты
                    Взаимодействие основных узлов и устройств персонального компьютера при автоматическом выполнении команды. Архитектура 32-разрядного микропроцессора
                    Рассматриваются особенности функционирования персонального компьютера при автоматическом выполнении команды. Рассматриваются особенности 32-разрядного микропроцессора с архитектурой IA-32.
                    Оглавление
                      -
                      Тест 10
                      18 минут
                      -
                      Лекция 11
                      35 минут
                      Конвейерная организация работы процессора
                      Рассматривается конвейерная организация работы идеального микропроцессора, сравнение производительности его работы с последовательной обработкой команд, типы и причины конфликтов в конвейере и пути уменьшения их влияния на работу микропроцессора.
                      Оглавление
                        -
                        Тест 11
                        18 минут
                        -
                        Лекция 12
                        28 минут
                        Организация работы мультипрограммных ЭВМ
                        Рассматриваются основные понятия мультипрограммного режима работы ЭВМ, аппаратные и программные средства, обеспечивающие работу ЭВМ в этом режиме, показатели, характеризующие мультипрограммный режим работы, и их зависимость от коэффициента мультипрограммирования.
                        Оглавление
                          -
                          Тест 12
                          18 минут
                          -
                          Лекция 13
                          18 минут
                          Дисциплины распределения ресурсов и основные режимы работы мультипрограммной ЭВМ
                          Рассматриваются одноочередные и многоочередные дисциплины распределения ресурсов, а также основные режимы работы мультипрограммной ЭВМ.
                          Оглавление
                            -
                            Тест 13
                            21 минута
                            -
                            Лекция 14
                            24 минуты
                            Система прерываний
                            Рассматриваются основные вопросы, связанные с организацией работы ЭВМ при обработке прерываний, а также особенности системы прерываний в персональной ЭВМ.
                            Оглавление
                              -
                              Тест 14
                              18 минут
                              -
                              Лекция 15
                              28 минут
                              Система управления памятью
                              Рассматриваются вопросы, связанные с распределением памяти, организацией виртуальной памяти на основе страничного распределения, а также сегментно-страничное представление памяти в персональной ЭВМ и методы сокращения времени адресного преобразования.
                              Оглавление
                                -
                                Тест 15
                                18 минут
                                -
                                Лекция 16
                                16 минут
                                Система управления памятью в персональной ЭВМ
                                Рассматриваются вопросы, связанные с распределением памяти, организацией виртуальной памяти на основе страничного распределения, а также сегментно-страничное представление памяти в персональной ЭВМ и методы сокращения времени адресного преобразования.
                                Оглавление
                                  -
                                  Тест 16
                                  15 минут
                                  -
                                  Лекция 17
                                  23 минуты
                                  Защита памяти в мультипрограммных ЭВМ
                                  Рассматриваются требования к системе защиты информации, общие подходы к организации защиты памяти мультипрограммных ЭВМ, а также организация защиты памяти в персональной ЭВМ.
                                  Оглавление
                                    -
                                    Тест 17
                                    18 минут
                                    -
                                    Лекция 18
                                    22 минуты
                                    Ввод-вывод информации
                                    Рассматриваются вопросы взаимодействия устройств, входящих в состав ЭВМ, проблемы, возникающие при обеспечении такого взаимодействия, и пути их решения. Рассматриваются особенности программно-управляемой передачи данных между устройствами ввода-вывода и оперативной памятью, а также механизм прямого доступа к памяти. Рассматриваются основные сигналы шины ISA.
                                    Оглавление
                                      -
                                      Тест 18
                                      18 минут
                                      -
                                      5 часов
                                      -
                                      Илья Бекиров
                                      Илья Бекиров
                                      Кирилл Кондратьев
                                      Кирилл Кондратьев
                                      Камилла Мурзанова
                                      Камилла Мурзанова
                                      Россия
                                      Сергей Назаров
                                      Сергей Назаров
                                      Россия, Владикавказ, СОГУ им. Хетагурова &#039;16