Методические указания по выполнению лабораторных (практических) работ по учебной дисциплине (МДК) код и наименование ОП.01 «ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ, УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ»

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования
«Новокузнецкий строительный техникум»
(ГОУ СПО НСТ)







Методические указания по выполнению лабораторных
(практических) работ по учебной дисциплине (МДК)
код и наименование

ОП.01 «ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ, УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ»







Разработчики: __ преподаватель спец. дисциплин Шевченко С.А._










Протокол №_1 от 10.09._2014 г.

Председатель ЦМК___________________ / Фефелова /











Новокузнецк 2014
Перечень работ:
Практическая работа№1. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.
Практическая работа№2. Системы счисления. Сложение и вычитание.
Практическая работа№3. Системы счисления. Умножение и деление.
Практическая работа№4. Выполнение операций над числами в естественной и нормальной формах.
Практическая работа№5. Кодирование информации.
Практическая работа№6. Работа и особенности логических элементов ЭВМ.
Практическая работа№7. Работа логических узлов ЭВМ.
Практическая работа№8. Построение последовательности машинных операций для реализации простых вычислений.
Практическое занятие № 9. Архитектура системной платы.
Практическое занятие № 10. Внутренние интерфейсы системной платы.
Практическое занятие № 11. Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI.
Практическое занятие № 12. Параллельные и последовательные порты и их особенности работы.
Практическое занятие № 13. Последовательные порты и их особенности работы.
Практическое занятие № 14. Идентификация и установка процессора.
Контрольная работа №1
Контрольная работа №2

Практическая работа№1. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.
Цель работы: Применение правил поведения в компьютерном классе,
с образовательными информационными ресурсами.
Задачи работы:
- научиться выполнять правила поведения в компьютерном классе;
- научиться правильно сидеть за компьютером;
- научиться пользоваться возможностями образовательных информационных ресурсов.
- закрепить полученные знания при выполнении практических работ в классе, пользоваться возможностями образовательных информационных ресурсов .
Норма времени: 2 часа
Оценка 5 «отлично» - 20-22 балла
        4 «хорощо» - 16-19 баллов
        3 «удовлетворительно» - 12-15 баллов
Вариант № 1
Задания:
Переведите в десятичную систему счисления следующие числа                                 3б
10011012;         3427;                 А2616
Переведите десятичные числа в заданные системы счисления.                                3б
36 А2;        197 А8;        681 А16.
Перевести двоичные числа в восьмеричную систему счисления:                                2б
100100110101; 1011011;
Перевести двоичные числа в шестнадцатеричную систему счисления:                        2б
100110100101; 11001111011001;.
Перевести восьмеричные числа в двоичную систему счисления:                                2б
245; 573.
Перевести шестнадцатеричные числа в двоичную систему счисления:                        2б
1BA7; ACF.
Перевести числа из шестнадцатеричной системы счисления в восьмеричную:                4б
B68; FE9.
Перевести числа из восьмеричной системы счисления в шестнадцатеричную:                4б
655; 743.
Вариант № 2
Задания:
Переведите в десятичную систему счисления следующие числа                                 3б
111001012;         5148;                 С1816
Переведите десятичные числа в заданные системы счисления.                                3б
87 А2;        342 А8;        538 А16.
Перевести двоичные числа в восьмеричную систему счисления:                                2б
111001101101; 10101011;
Перевести двоичные числа в шестнадцатеричную систему счисления:                        2б
1110110110101001; 11001001011001;.
Перевести восьмеричные числа в двоичную систему счисления:                                2б
736; 467.
Перевести шестнадцатеричные числа в двоичную систему счисления:                        2б
4AC; C95.
Перевести числа из шестнадцатеричной системы счисления в восьмеричную:                4б
A94; EE8.
Перевести числа из восьмеричной системы счисления в шестнадцатеричную:                4б
726; 267.

Практическая работа№2. Системы счисления. Сложение и вычитание.
Тема: Выполнение операций сложения и вычитания в обратном и дополнительном кодах
Цель работы: Научиться производить операции сложения и вычитания в дополнительных и обратных кодах
Краткие теоретические сведения:
Особенности сложения чисел в обратном и дополнительном кодах.
При сложении чисел в дополнительном коде возникающая единица переноса в знаковом разряде отбрасывается.
При сложении чисел в обратном коде возникающая единица переноса в знаковом разряде прибавляется к младшему разряду суммы кодов.
Если результат арифметических действий является кодом отрицательного числа, необходимо преобразовать его в прямой код. При этом обратный код преобразуется в прямой заменой цифр во всех разрядах кроме знакового на противоположные. Дополнительный код преобразуется в прямой также, как и обратный, с последующим прибавлением единицы к младшему разряду.
Пример
Сложить двоичные числа X и Y в обратном и дополнительном кодах.
а) X= 111, Y= -11;
1) Сложим числа, пользуясь правилами двоичной арифметики:
    
2) Сложим числа, используя коды:
Прямой код
Сложение в обратном коде
Сложение в дополнительном коде





Так как результат сложения является кодом положительного числа (знак 0), то (X+Y)обр=(X+Y)доп=(X+Y)пр.
б) X= -101,Y= -11;
1) Сложим числа, пользуясь правилами двоичной арифметики:
    
2) Сложим числа, используя коды:
Прямой код
Сложение в обратном коде
Сложение в дополнительном коде









Так как сумма является кодом отрицательного числа (знак 1), то необходимо перевести результаты в прямой код: - из обратного кода (X+Y)обр=1,1110100 (X+Y)пр=1,0001011; - из дополнительного кода (X+Y)доп=1,1110101 (X+Y)пр=1,0001010+0,0000001=1,0001011. Таким образом, X+Y= -1011 и полученный результат совпадает с обычной записью
Задание:

I
II
III
IV
V
VI

1
11510
24210
20710
18510
15810
23910


-7010
-2410
-9510
-6510
-471
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Порядок выполнения работы:
Запишите дополнительный код числа, интерпретируя его как восьмибитовое целое со знаком
Запишите в десятичной системе счисления целое число, если дан его дополнительный код
Выполнить операции +,- чисел в обратных кодах
Выполнить операции +,- чисел в дополнительных кодах
Контрольные вопросы:
Дайте определение понятию «дополнительный код»
Дайте определение понятию «обратный код»
Как реализовать операцию вычитания, с помощью операции сложения?

Практическая работа№3. Системы счисления. Умножение и деление.
Практическая работа№4. Выполнение операций над числами в естественной и нормальной формах.
Тема: Выполнение арифметических операций в естественной и нормальной форме
Цель работы: Научиться производить операции сложения и вычитания в дополнительных и обратных кодах
Краткие теоретические сведения:
Числа с фиксированной точкой.
Запись числа с фиксированной точкой обычно имеет знаковый и цифровой разряды. Фиксированная точка означает, что на этапе конструирования ЭВМ было определено, сколько и какие разряды машинного слова отведены под изображение целой и дробной частей числа. Пример. Как частный случай числа с фиксированной точкой может быть рассмотрена запись целого числа (в этом случае все разряды, кроме знакового, используются для записи целой части).
Пример. Ячейка с записью целого числа.

К достоинствам использования чисел с фиксированной точкой относятся простота выполнения арифметических операций и высокая точность изображения чисел. К недостаткам - небольшой диапазон представления чисел.
Числа с плавающей точкой.
Для представления чисел с плавающей точкой (ЧПТ) используется полулогарифмическая форма записи числа:
     N = ± mq ± p
где q- основание системы счисления,  p - порядок числа, m - мантисса числа N.
Положение точки определяется значением порядка  p. С изменением порядка точка перемещается (плавает) влево или вправо. Пример.
     12510=12.5*101=1.25*102=0.125*103=0.0125*104=...
Для установления однозначности при записи чисел принята нормализованная форма записи числа. Мантисса нормализованного числа может изменяться в диапазоне:  1/q 
· | m | < 1. Таким образом в нормализованных числах цифра после точки должна быть значащей.
Пример.
Для представления чисел в машинном слове выделяют группы разрядов для изображения мантиссы, порядка, знака числа и знака порядка: а) представление чисел в формате полуслова

б) представление чисел в формате слова

Наиболее типично представление ЧПТ в формате слова (32 разряда). Пример. Число А=-3.510=-11.12=-0.111·1010

Максимальным числом представимым в формате слова будет A=(0.1111...1·101111111)2(1·2127)10.

Таким образом числа с плавающей точкой позволяют увеличить диапазон обрабатываемых чисел, но при этом точность изображения чисел определяется только разрядами мантиссы и уменьшается по сравнению с числами с фиксированной точкой. При записи числа в формате слова диапазон представимых чисел будет от -1·2127 до 1·2127 (21271038), а точность определяться мантиссой, состоящей из 23 разрядов. Точность может быть повышена путем увеличения количества разрядов мантиссы. Это реализуется путем представления чисел с так называемой двойной точностью (используется формат двойного слова):

Арифметические операции над числами с фиксированной точкой
Сложение (вычитание). Операция вычитания приводится к операции сложения путем преобразования чисел в обратный или дополнительный код. Пусть числа A=>O и В=>О, тогда операция алгебраического сложения выполняется в соответствии с табл. 1.
Таблица 1
Таблица преобразования кодов при алгебраическом сложении
Требуемая операция
Необходимое преобразование

А+В
А-В
-А+В
-А-В
А+В
А+(-В)
(-А)+В
(-А)+(-В)

 Скобки в представленных выражениях указывают на замену операции вычитания операцией сложения с обратным или дополнительным кодом соответствующего числа. При выполнении сложения цифр необходимо соблюдать следующие правила.
1. Слагаемые должны иметь одинаковое число разрядов. Для выравнивания разрядной сетки слагаемых можно дописывать незначащие нули слева к целой части числа и незначащие нули справа к дробной части числа.
2. Знаковые разряды чисел участвуют в сложении так же, как и значащие.
3. Необходимые преобразования кодов производятся с изменением знаков чисел. Приписанные незначащие нули изменяют свое значение при преобразованиях по общему правилу.
4. При образовании единицы переноса из старшего знакового разряда, в случае использования ОК, эта единица складывается с младшим числовым разрядом. При использовании ДК единица переноса теряется. Знак результата формируется автоматически, результат представляется в том коде, в котором представлены исходные слагаемые.
Пример 1. Сложить два числа А10=7 В10=16
A2=+11=+0111;
B2=+1000=+10000.
Исходные числа имеют различную разрядность, необходимо провести выравнивание разрядной сетки:
[A2]П=[A2]OK=[A2]ДК=0: 00111;
[B2]П=[B2]OK=[B2]ДК=0: 10000.
Сложение в обратном или дополнительном коде дает один и тот же результат

Обратим внимание, что при сложении цифр отсутствуют переносы в знаковый разряд и из знакового разряда, что свидетельствует о получении правильного результата.
Пример 2 Сложить два числа А10 = + 16 В10 =
·7 в ОК и ДК. В соответствии с табл. 1 должна быть реализована зависимость А+(-В), в которой второй член преобразуется с учетом знака

При сложении чисел в ОК и ДК были получены переносы в знаковый разряд и из знакового разряда. В случае ОК перенос из знакового разряда требует дополнительного прибавления единицы младшего разряда (см.п.4 правил). В случае ДК этот перенос игнорируется.
Умножение. Умножение двоичных чисел наиболее просто .реализуется в прямом коде. Рассмотрим, каким образом оно приводится к операциям сложения и сдвигам.
Пример 3. Умножить два числа А10=7 В10=5.
Перемножим эти числа, представленные прямыми двоичными кодами, так же, как это делается в десятичной системе.
Нетрудно видеть, что произведение получается путём сложения частных произведений, представляющих собой разряды множимого, сдвинутые влево в соответствии с позициями разрядов множителя. Частные произведения, полученные умножением на нуль игнорируются. Важной особенностью операции умножения n-разрядных сомножителей является увеличение разрядности произведения до n+n=2n. Знак произведения формируется путём сложения знаковых разрядов сомножителей. Возможные переносы из знакового разряда игнорируются.
Деление. Операция деления, как и в десятичной арифметике, является обратной операции умножения. Покажем, что и эта операция приводится к последовательности операций сложения и сдвига.
Пример 4. Разделить два числа А10=45 B10 =5

Деление произведено так же, как это делается обычно в десятичной системе. Сначала проверяется, можно ли вычесть значение делителя из старших разрядов делимого. Если возможно, то в разряде частного записывается единица и определяется частная разница. В противном случае в частное записывается нуль и разряды делителя сдвигаются вправо на один разряд по отношению к разрядам делимого. К полученной предыдущей разнице сносится очередная цифра делимого, и данный процесс повторяется, пока не будет получена необходимая точность. Если учесть, что все вычитания в ЭВМ заменяются сложением в ОК или в ДК (см. табл.1), то действительно операция деления приводится к операциям сложения и сдвигам вправо разрядов делителя относительно разрядов делимого. Отметим, что делимое перед операцией деления должно быть приведено к 2n-разрядной сетке. Только в этом случае при делении на n-разрядный делитель получается n-разрядное частное.
Знак частного формируется также путем сложения знаковых разрядов делимого и делителя, как это делалось при умножении.
Арифметические операции над двоичными числами с плавающей точкой
В современных ЭВМ числа с плавающей точкой хранятся в памяти машин, имея мантиссу и порядок (характеристику) в прямом коде и нормализованном виде. Все арифметические действия над этими числами выполняются так же, как это делается с ними, если они представлены в полулогарифмической форме (мантисса и десятичный порядок) в десятичной системе счисления. Порядки и мантиссы обрабатываются раздельно.
Сложение (вычитание). Операция сложения (вычитания) производится в следующей последовательности.
1. Сравниваются порядки (характеристики) исходных чисел путем их вычитания р=р1-р2. При выполнении этой операции определяется, одинаковый ли порядок имеют исходные слагаемые.
2. Если разность порядков равна нулю, то это значит, что одноименные разряды мантисс имеют одинаковые веса (двоичный порядок). В противном случае должно проводиться выравнивание порядков.
3. Для выравнивания порядков число с меньшим порядком сдвигается вправо на разницу порядков Ар. Младшие выталкиваемые разряды при этом теряются.
4. После выравнивания порядков мантиссы чисел можно складывать (вычитать) в зависимости от требуемой операции. Операция вычитания заменяется операцией сложения в соответствии с данными табл. 2.3. Действия над слагаемыми производятся в ОК или ДК по общим правилам.
5. Порядок результата берется равным большему порядку.
6. Если мантисса результата не нормализована, то осуществляются нормализация и коррекция значений порядка.
Пример 5. Сложить два числа А10=+1.375; B10=-0.625.
А2=+1.011=0: 1011*101; B2=-0.101=-0:101*100.
В нормализованном виде эти числа будут иметь вид:

1. Вычитаем порядки
·p=p1-p2=1-0=1. В машине эта операция требует операции сложения с преобразованием порядка чисел в дополнительный код:

Определяем, что
·р
· 0.
2. Порядок первого числа больше порядка второго числа на единицу. Требуется выравнивание порядков.
3. Для выравнивания порядков необходимо второе число сдвинуть вправо на один разряд.
[B2]исх=0: 0 1: 101
после сдвига
[B2]п=0: 11:0101
[mB]дк= 1: 1011
4. Складываем мантиссы.

Мантисса числа С - положительная.
5. Порядок числа С равен порядку числа с большим порядком, т.е. р = +1.
[С2]п=0: 1 0: 0110.
Видно, что мантисса результата не нормализована, так как старшая цифра мантиссы равна нулю.
6. Нормализуем результат путем сдвига мантиссы на один разряд влево и соответственно вычитаем из значения порядка единицу:

Умножение (деление). Операция умножения (деления) чисел с плавающей точкой также требует разных действий над порядками и мантиссами. Алгоритмы этих операций выполняются в следующей последовательности.
1. При умножении (делении) порядки складываются (вычитаются) так, как это делается над числами с фиксированной точкой.
2. При умножении (делении) мантиссы перемножаются (делятся).
3. Знаки произведения (частного) формируются путем сложения знаковых разрядов сомножителей (делимого и делителя). Возможные переносы из знакового разряда игнорируются.
Задание:

I
II
III
IV
V
VI

1
149,37510
711,2510
360,2510
741,12510
597,2510
237,7310


65,216
-3BF,A16
-2FE
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Порядок выполнения работы:
Выполните арифметические операции в естественной и нормальной форме:
сложение
вычитание
умножение
деление
Контрольные вопросы:
Сформулируйте правила сложения чисел в форме с плавающей точкой
Чем отличается числа в форме с фиксированной точкой от чисел с плавающей точкой.
Практическая работа№5. Кодирование информации.
Практическая работа№6. Работа и особенности логических элементов ЭВМ.

Цель работы:
–   Изучение работы основных логических узлов ЭВМ;
Форма организации занятия: индивидуальная работа
Студент должен:
Знать:
–   Основные логические узлы ЭВМ;
Уметь:
–   Составлять схемы простых логических узлов ЭВМ.
Методические указания:
Узлами ЭВМ являются стандартизированные наборы логических элементов, из которых набираются схемы, входящие в состав микропроцессоров, блоков памяти, контроллеров, внешних устройств и пр.
Узлы ЭВМ разделяются на
-  Комбинационные (автоматы без памяти), выходные сигналы которых определяются только сигналом на входе. Примером является дешифратор.
-  Последовательностные (автоматы с памятью)  - это узлы, выходной сигнал которых зависит не только от комбинации входных сигналов, но и от предыдущего состояния узла. Н.р. счетчики.
-  Программируемые узлы, функционируют в зависимости от того, какая программа в них записана. Н.р. программируемая логическая матрица.
Многоразрядный сумматор процессора состоит из полных одноразрядных сумматоров. На каждый разряд ставится одноразрядный сумматор, причем выход (перенос) сумматора младшего разряда подключен ко входу сумматора старшего разряда. Например, схема вычисления суммы двух двоичных трехразрядных чисел выглядит следующим образом
 
Рисунок 2.1 Схема трехразрядного сумматора
Для исследования сумматоров используем логический преобразователь. Подключив к нему полусумматор последовательно нажимаем кнопки и получаем таблицу истинности,  булево выражение.
Для анализа сумматора используется также генератор слова. К нему подключаются входы сумматора, а выходы подключаются к цифровому индикатору (Decoded Seven-Segment Display), расположенному в группе Indicators.
 Регистры – это схемы хранения многоразрядных двоичных кодов. Основными типами регистров являются параллельные и сдвиговые. Параллельный регистр состоит из множества однобитовых элементов хранения информации, в которые можно параллельно записывать многоразрядный код.
Регистром сдвига называют цифровую схему, состоящую из последовательно включенных триггеров, содержимое которых можно сдвигать на один разряд влево или вправо подачей тактовых импульсов. Регистры сдвига широко применяются в цифровой вычислительной технике для преобразования последовательного кода в параллельный или параллельного в последовательный, а также при построении арифметическо-логических устройств. Составляется регистр сдвига из соединенных последовательно триггеров, в которые записываются разряды обрабатываемого кода. При наличии разрешающих сигналов импульс, приходящий на тактовый вход регистра, вызывает перемещение записанной информации на один разряд влево или вправо
Информация в регистр сдвига может поступать последовательно и последовательно из него передаваться.

Счетчик – это типовой узел цифровых устройств, предназначенный для подсчета количества входных сигналов. Он представляет собой регистр, двоичный код которого можно увеличивать на 1 при подаче входного сигнала.
Мультиплексоры используются для коммутации в заданном порядке сигналов, поступающих с нескольких входных шин на одну выходную. мультиплексоры применяются для выдачи на одни и те же выводы микропроцессора адреса и данных, что позволяет существенно сократить общее количество выводов микросхемы. в микропроцессорных системах управления мультиплексоры устанавливают на удаленных объектах для возможности передачи информации по одной линии связи от нескольких установленных на них датчиков.
Шифраторы (кодеры) используются для преобразования десятичных чисел в двоичный или двоично-десятичный код.
Дешифратор (декодер) – устройство с несколькими входами и выходами, у которого определенным комбинациям входных сигналов соответствует активное состояние одного из выходов, т.е. дешифратор является обращенным по входам демультиплексором, у которого адресные входы стали информационными, а бывший информационный вход стал входом разрешения. Дешифраторы широко используются в информационно-измерительной техники и микропроцессорах управления в качестве коммутаторов-распределителей информационных сигналов и синхроимпульсов, для демультиплексирования данных и адресной логики в запоминающих устройствах, а также для преобразования двоично-десятичного кода в десятичный с целью управления индикаторными и печатающими устройствами.
 
Рисунок 2.5 Схема дешифратора.

Задания на лабораторную работу:
Задание 1.
1. Соберите схему восьмиразрядного сумматора, выполните действия.
Вариант
Задание
Вариант
Задание
Вариант
Задание
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Переведите результат в десятичную систему счисления.
Задание 2.
1.     Соберите схему регистра сдвига и проведите ее испытание
2.     Соберите схему регистра-счетчика и проведите ее испытание
3.     Соберите схему регистра памяти и проведите ее испытание
4.     Соберите схему дешифратора и проведите ее испытание
5.     Соберите схему мультиплексора и проведите ее испытание
Вариант
Задание
Вариант
Задание
Вариант
Задание

1
2.1
2
2.3
3
2.5

4
2.2
5
2.4
6
2.1

7
2.3
8
2.5
9
2.2

10
2.4
11
2.1
12
2.3

13
2.5
14
2.2
15
2.4

16
2.1
17
2.3
18
2.5

19
2.2
20
2.4
21
2.1

22
2.3
23
2.5
24
2.2

25
2.4
26
2.1
27
2.3

28
2.5
29
2.2
30
2.4

31
2.1
32
2.3
33
2.5

34
2.2
35
2.4
 
 

 
Вопросы для зачета
1. Что из себя представляет дешифратор, при решении каких задач он используется?
2. Что из себя представляют счетчики, какого типа они бывают?
3. Что из себя представляет регистр, какие функции он выполняет?
4. Назовите типы регистров и их возможное применение.
5. Что из себя представляет мультиплексор, каково его назначение?
 
Практическая работа№8. Построение последовательности машинных операций для реализации простых вычислений.
Цель работы:
Современные ЭВМ имеют достаточно развитые системы машинных операций. Например, ЭВМ типа IBM PC имеют около 200 различных операций (170 - 230 в зависимости от типа микропроцессора). Любая операция в ЭВМ выполняется по определенной микропрограмме, реализуемой в схемах АЛУ соответствующей последовательностью сигналов управления (микрокоманд). Каждая отдельная микрокоманда- это простейшее элементарное преобразование данных типа алгебраического сложения, сдвига, перезаписи информации и т.п. 
Практическое занятие № 9. Архитектура системной платы.
Цель работы: изучение архитектуры материнской платы персонального компьютера (ПК), изучение основных функций, расположения и подключения устройств ПК. 
Теоретическая часть:                                                       
Системная плата – печатная плата, соединяющая все узлы компьютера в одно устройство. Кроме термина "системная плата", используется название "материнская плата".
Конструктивно системная плата представляет собой печатную плату площадью 100-150 кв. см, на которой размещается большое число различных микросхем, разъемов и других элементов.
Существует две основные разновидности конструкции системной платы (СП): - на плате жестко закреплены все необходимые для работы микросхемы сейчас такие платы используются лишь в простейших домашних компьютерах, называемых одноплатными;
- непосредственно на системной плате размещается лишь минимальное количество микросхем, а все остальные компоненты объединяются при помощи системной шины и конструктивно устанавливаются на дополнительных платах (платах расширения), устанавливаемых в специальные разъемы (слоты), имеющиеся на материнской плате; компьютеры, использующие такую технологию, относятся к вычислительным системам с шинной архитектурой.
Современные профессиональные персональные компьютеры имеют именно шинную архитектуру.

На системной плате непосредственно расположены:
- разъем для подключения микропроцессора;
- набор системных микросхем (чипсет, chipset), обеспечивающих работу микропроцессора и других узлов машины;
- микросхема постоянного запоминающего устройства, содержащего программы базовой системы ввода-вывода (basic input-output system BIOS);
- микросхема энергонезависимой памяти (питается от автономного, расположенного на MB аккумулятора), по технологии изготовления называемая CMOS;
- микросхемы кэш-памяти 2-го уровня (если они отсутствуют на плате микропроцессора);
- разъемы (слоты) для подключения модулей оперативной памяти; - наборы микросхем и разъемы для системных, локальных и периферийных интерфейсов; - микросхемы мультимедийных устройств и т. д.
При выборе системной платы следует учитывать:
Микропроцессор, который может быть установлен на плате;
Типоразмер системной платы (должен быть согласован с возможностями системного блока);
Тактовую частоту, на которой работает системная плата; Набор основных и вспомогательных микросхем (чипсет), обеспечивающих эффективную работу ПК;
Основную, локальную и периферийные шины, с которыми плата может работать, и количество слотов для них;
Наличие и возможность установки кэш-памяти;
Наличие разъемов для подсоединения микросхем (разъем для процессора, слоты микросхем памяти и т.д.) Электронные схемы, управляющие различными устройствами компьютера, называются контроллерами. В настоящее время выпускается большое число различных системных плат, отличающихся конструктивно.
Существуют различные базовые типоразмеры (форм-факторы) плат. Форм-фактор определяет не только внешние размеры системных плат, но и ряд специфических  параметров, характеризующих функциональные и эксплуатационные свойства системной платы.
Методика выполнения работы
Открыть системный блок ПК.
Идентифицируйте элементы системной платы.
Нарисуйте схему системной платы, указав на ней основные элементы. Содержание отчета
1)  Цель работы.
2)  Постановка задачи.
3)  Схема системной платы.
4)  Описание системной платы и основных устройств. 5)   Вывод.

Контрольные вопросы
1.     Что такое системная плата и зачем она нужна?
2.     Что такое чипсет?
3.     Что такое системная шина?
4.     Назовите основные устройства, расположенные на системной плате.
Практическое занятие № 10. Внутренние интерфейсы системной платы.
Цель работы:

Практическая работа №11. «Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI»
Цель работы: Изучение интерфейсов периферийных устройств;
Методические указания:
Периферийные шины используются в основном для внешних запоминающих устройств.
Интерфейс IDE
IDE (Integrated Device Electronics) - интерфейс устройств со встроенным контроллером. При создании этого интерфейса разработчики ориентировались на подключение дискового накопителя. За счет минимального удаления контролера от диска существенно повышается быстродействие.
Интерфейс EIDE имеет первичный и вторичный каналы, к каждому из которых можно подключить два устройства, то есть всего их может быть четыре. Это может быть жесткий диск, CD-ROM или переключатель дисков.
Интерфейс EIDE
Физически интерфейс IDE реализован с помощью плоского 40-жильного кабеля, на котором могут быть разъемы для подключения одного или двух устройств. Общая длина кабеля не должна превышать 45 сантиметров, причем между разъемами должно быть расстояние не менее 15 сантиметров.
Интерфейсы IDE/ATA
а - кабель параллельного интерфейса ATA/IDE (РАТА);
б - 40-контактный разъем РАТА;
в - разъемы РАТА на плате;
г - последовательный разъем АТА (SATA);
д - разъемы SATA на плате.
Спецификация Enhanced IDE
В целях развития возможностей интерфейса IDE компанией Western Digital была предложена его расширенная спецификация Enhanced IDE (синонимы: E-IDE, Fast AТА, АТА-2 и Fast АТА-2), которая обрела затем статус американского стандарта ANSI под названием АТА-2. Она содержит ряд нововведений: поддержку IDE-накопителей емкостью свыше 504 Мбайт, поддержку в системе нескольких контроллеров IDE и подключение к одному контроллеру до четырех устройств, а также поддержку периферийных устройств, отличных от жестких дисков. Расширение спецификации IDE для поддержки иных типов накопителей с интерфейсом IDE называют также ATAPI (АТА Packed Interface). В Enhanced IDE также введены элементы распараллеливания операций обмена и контроля за целостностью данных при передаче.
В спецификацию интерфейса Enhanced IDE добавлена поддержка режимов PIO Mode 3 и 4, а также режимы DMA Single Word Mode 2 и Multi Word DMA Mode 1 и 2. Максимальная скорость передачи данных по шине в режиме РIO Mode 3 составляет 4.1 Мбайт/с, а в режимах РIO Mode 4 и Single Word DMA Mode 2 - 16.7 Мбайт/с. Режим Multi Word DMA Mode 2 позволяет получить пиковую скорость обмена свыше 20 Мбайт/с.
Следующим шагом в развитии интерфейса IDE/ATA явился стандарт Ultra АТА (он же Ultra DMA, АТА-33, DMA-33, АТА-3). Ultra АТА является стандартом де-факто использования быстрого Режима DMA - mode 3, обеспечивающего скорость передачи данных 33.3 Мбайт/с. Для обеспечения надежной передачи данных по все тому же кабелю используются специальные схемы контроля и коррекции ошибок, при этом сохраняется обратная совместимость с предыдущими стандартами - АТА и АТА-2.
Интерфейс SCSI
Интерфейс SCSI был разработан в конце 1970-х годов организацией Shugart Associates. Первоначально известный под названием SASI (Shugart Associates System Interface), он после стандартизации в 1986 году уже под именем SCSI (читается «скази») стал одним из промышленных стандартов для подключения периферийных устройств - винчестеров, стримеров, сменных жестких и магнитооптических дисков, сканеров, CD-ROM и CD-R, DVD-ROM и тому подобное К шине SCSI можно подключить до 8 устройств, включая основной контроллер SCSI (или хост-адаптер).
Интерфейс SCSI является параллельным и физически представляет собой плоский кабель с 25-, 50-, 68-контактными Разъемами для подключения периферийных устройств. Шина SCSI содержит восемь линий данных, сопровождаемых линией контроля четности, и девять управляющих линий. Стандарт SCSI определяет два способа передачи сигналов: одно-полярный, или асимметричный (Single ended), и дифференциальный (Differential). В первом случае имеется один провод с нулевым потенциалом («земля»), относительно которого передаются сигналы по линиям данных с уровнями сигналов, соответствующими ТТЛ-логике. При дифференциальной передаче сигнала для каждой линии данных выделено два провода, и сигнал на этой линии получается вычитанием потенциалов на их выходах. При этом достигается лучшая помехозащищенность, что позволяет увеличить длину кабеля.
Интерфейс SCSI
а - общая архитектура;
б - адаптер SCSI.
Для интерфейса SCSI необходимо наличие терминаторов (согласующих сопротивлений, которые поглощают сигналы на концах кабеля и препятствуют образованию эха).
Устройства SCSI также соединяются в виде цепочки (daisy chain), причем каждое устройство SCSI имеет свой адрес (SCSI ID) в диапазоне от 0 до 7 (или от 0 до 15). В качестве адреса платы контроллера обычно используется наибольшее значение SCSI ID - 7(15), адрес загрузочного диска SCSI ID равен 0, а второго диска - 1. Обмен между устройствами на магистрали SCSI определяется нормированным списком команд (Common Command Set, CCS). Программное обеспечение для интерфейса SCSI не оперирует физическими характеристиками накопителя (то есть числом цилиндров, головок и так далее ), а имеет дело только с логическими блоками данных, поэтому в одной SCSI-цепочке могут быть размещены, например, сканер, жесткий диск и накопитель CD-R.
Опрос устройств производится контроллером SCSI сразу после включения питания. При этом для устройств SCSI реализовано автоконфигурирование устройств (Plug-and-play) по протоколу SCAM (SCSI Configured AutoMagically), в котором значения SCSI ID выделяются автоматически. Для стандартизированного управления SCSI-устройствами наиболее широко применяется программный интерфейс ASPI (Advanced SCSI Programming Interface).
Характеристики SCSI
Существует более десятка различных версий интерфейса SCSI. Наиболее существенные из них - SCSI-1, Fast SCSI, Fast Wide SCSI, Ultra SCSI, Ultra 2 SCSI.
Основными характеристиками шины SCSI являются:
ширина - 8 или 16 бит («narrow» или «wide»):
частота, с которой тактируется шина;
физический тип интерфейса (однополярный, дифференциальный, оптика).
На скорость влияют в основном два первых параметра. Обычно они записываются в виде приставок к слову SCSI.
Максимальную скорость передачи устройство-контроллер можно подсчитать, взяв частоту шины, а в случае наличия «Wide» умножить ее на 2 (например, FastSCSI - 10 Мбайт/с, Ultra2WideSCSI -80 Мбайт/с).
Последовательные интерфейсы SCSI
Четыре недавние версии SCSI, а именно SSA (Serial Storage Architecture), FC-AL и Serial Attached SCSI (SAS), отошли от традиционного параллельного стандарта SCSI и ориентированы на передачу данных по последовательным коммуникациям. Основные преимущества последовательного интерфейса - большие скорости передачи данных; «горячее» включение-выключение; лучшая помехозащищенность.
Терминаторы, разъемы
По типу сигналов различают линейные (Single Ended) и дифференциальные (Differential) версии SCSI, их кабели и разъемы идентичны, но электрической совместимости устройств между ними нет.
Разъемы интерфейса SCSI
Дифференциальная версия для каждого сигнала использует витую пару проводников и специальные приемопередатчики, при этом становится допустимой большая суммарная длина кабеля, сохраняя высокую частоту обмена. Дифференциальный интерфейс применяется в мощных дисковых системах серверов, но в обычных персональных компьютерах не распространен.
В линейной версии сигнал должен идти по своему одному проводнику, скрученному (или, по крайней мере, отдельному от другого в плоском шлейфе) с нулевым (обратным) проводом.
SCSI устройства соединяются кабелями в цепочку, на крайних Устройствах подключаются терминаторы. Часто одним из крайних устройств является хост-адаптер. Он может иметь для каждого канала как внутренний разъем, так и внешний.
По электрическим свойствам различают следующие типы терминаторов:
пассивные (SCSI-1) с сопротивлением 132 Ом (обычные резисторы). Эти терминаторы не подходят для высокоскоростных режимов SCSI-2;
активные (110 Ом) - специальные терминаторы для обеспечения работы на частоте 10 МГц в SCSI-2;
FPT (Forced Perfect Terminator) - улучшенный вариант активных терминаторов с ограничителями выбросов.
Активные терминаторы требуют питания, для этого имеются специальные линии интерфейса TERMPWR.
Кабели
Ассортимент кабелей SCSI довольно широк. Основные стандартизированные кабели:
А-кабель: стандартный для 8-битового интерфейса SCSI, 50-проводный внутренний шлейф (разъемы IDC-50) или внешний экранированный (разъемы Centronics-50);
В-кабель: 16-битовый расширитель SCSI-2, распространения не получил;
Р-кабель: 16-битовый SCSI-2/3.68-проводный с улучшенными миниатюрными экранированными разъемами, универсальными для внутренних и внешних кабелей 8-, 16- и 32-битовых версий SCSI (в 8-битовом варианте контакты 1-5.31-39.65-68 не используются); разъемы для внешнего подключения выглядят как миниатюрный вариант Centronics с плоскими контактами, внутренние имеют штырьковые контакты;
Q-кабель: 68-проводное расширение до 32 бит, используется в паре с Р-кабелем;
кабель с разъемами D-25P: 8-битовый, стандартный для Macintosh, используется на некоторых внешних устройствах (Iomega ZIP Drive).
Шина. Как и в шине PCI, в шине SCSI предполагается возможность обмена информацией между любой парой устройств. Конечно чаще всего обмен производится между хост-адаптером и периферийными устройствами. Копирование данных между устройствами может производиться без выхода на системную шину компьютера. Здесь большие возможности имеют интеллектуальные хост-адаптеры со встроенной кэш-памятью. В каждом обмене по шине принимает участие его инициатор (Initiator) и целевое устройство (Target). В таблице приводится назначение сигналов шины.
Задания на лабораторную работу:
Задание 1
Подключить жесткий диск к системной плате.
Задание 2
Подключить CD-ROM к  системной плате.
Задание 3
Дать сравнительную характеристику периферийных устройств целевого компьютера. Определить их достоинства и недостатки.

Контрольные вопросы

1.     Перечислите интерфейсы накопителей и дайте их краткую характеристику.
2.     Дайте сравнительную характеристику интерфейса IDE
3.     Дайте сравнительную характеристику шины SCSI

Практическая работа№12. «Параллельные и последовательные порты и особенности их работы»
Цель работы: Изучение особенностей работы параллельных и последовательных портов
Форма организации занятия: работа малыми группами
Студент должен:
Знать:
–  Характеристики внешних интерфейсов ПК;
Уметь:
– Работать с внешними интерфейсами ПК.

Методические указания:
Принтеры, модемы и другое периферийное оборудование подключаются к компьютеру через стандартизированные интерфейсы, называемые портами. В зависимости от способа передачи информации между сопряженными устройствами различают параллельные и последовательные интерфейсы.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (персонального) компьютера предназначен для обмена информацией между устройствами, подключенными к [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] внутри компьютера и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Так, шинный разъём [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] фактически является портом.
Для связи с периферийными устройствами к шине компьютера подключены одна или несколько [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Первые [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] предоставляли
встроенный порт для подключения клавиатуры;
до 4-х (COM1 COM4) [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] портов ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] COMmunication), обычно служащих для подключения, сравнительно высокоскоростных, коммуникационных устройств использующих интерфейс [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] например [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:
базовые порты ввода-вывода: 3F0..3FF (COM1), 2F0..2FF (COM2), 3E0..3EF (COM3) и 2E0..2EF (COM2)
номер IRQ: 3 (COM2/4), 4 (COM1/3);
до 3-х (LPT1 .. LPT3) [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Line Print Terminal), обычно служащих для подключения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] использующих интерфейс IEEE 1284. Для них выделялись следующие ресурсы материнской платы:
базовые порты ввода-вывода: 370..37F (LPT1 или LPT2 только в компьютерах IBM с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), 270..27F (LTP2 или LPT3 только в компьютерах IBM с MCA] и 3B0..3BF (LPT1 только в компьютерах IBM с MCA)
номер IRQ: 7 (LPT1), 5 (LPT2)
Изначально, COM и LPT порты на материнской плате отсутствовали физически и реализовались дополнительной [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], вставляемой в один из [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]-[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] на материнской плате.
Последовательные порты как правило использовались для подключения устройств, которым требовалась быстро передать небольшой объём данных, например [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и внешнего [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], а параллельные  для принтера или сканера, для которых передача большого объёма не была критичной по времени. В дальнейшем, поддержка последовательных и параллельных портов была интегрирована в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], реализующие логику материнской платы.
Наружные разъёмы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (1 - [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], 2 - [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), сетевой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]-45 (3), [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (4), [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (9-контактный разъём [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (5), [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (6), [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (7), [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) (8) и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (9)
Параллельный порт используется для одновременной передачи 8 битов информации. В компьютерах этот порт используется главным образом для подключения принтера, графопостроителей и других устройств. Параллельные порты обозначаются LPT1-LPT4.
Последовательный порт стандарта RS-232-C. Является стандартом для соединения ЭВМ с различными последовательными внешними устройствами.  В операционных системах каждому порту RS-232 присваивается логическое имя COM1-COM4.
Недостаток интерфейсов [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и IEEE 1284  относительно малая скорость передачи данных, не удовлетворяющая растущие потребности в передаче данных между устройствами. Как следствие, появились новые стандарты интерфейсных шин [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], которые были призваны заменить старые порты ввода-вывода.

Интерфейс
Количество поддерживаемых устройств
Пропускная способность
Возможность подключения по цепочке
Макс. длина кабеля

COM
1
115,2 Кбит/c
Нет
15-20 м

LPT
1
600 Кбит  1,5 Мбит/c
Нет
4 м

USB
127
1,5 Мбит/c 5 Гбит/с
Да
5 м

FireWire
63
1001600 Мбит/с
Да
4,5 м

eSATA
1
3-6 Гбит/с
Нет
2,0 м


Интерфейс USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина призвана заменить устаревшие последовательный (COM-порт) и параллельный (LTP-порт) порты. Шина USB допускает подключение новых устройств без выключения компьютера. Шина сама определяет, что именно подключили к компьютеру, какой драйвер и ресурсы понадобятся устройству, после чего выделяет их без вмешательства пользователя. Шина USB позволяет подключить до 127 устройств.
Особенность [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] является то, что при подключении многих USB-устройств к единственному USB-порту используют т. н. концентраторы (USB-хабы), которые в свою очередь коммутируют между собой, увеличивая тем самым число USB-устройств, которые можно подключать. Такая топология шины USB называется «звезда» и включает в себя также корневой концентратор, который, как правило, находится в «[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]» материнской платы компьютера, к которому и подключаются все дочерние концентраторы (в частном случае сами USB-устройства).
IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 – стандарт Института инженеров по электротехнике и электронику 1394) - последовательный интерфейс, предназначенный для подключения внутренних компонентов и внешних устройств. IEEE 1394 известен также под именем FireWire «огненный провод». Цифровой последовательный интерфейс FireWire характеризуется высокой надежностью и качеством передачи данных, его протокол поддерживает гарантированную передачу критичной по времени информации, обеспечивая прохождение видео- и аудиосигналов в реальном масштабе времени без заметных искажений. При помощи шины FireWire можно подключить до 63 устройств и практически в любой конфигурации, чем она выгодно отличается от трудноконфигурируемых шин SCSI. Этот интерфейс используется для подключения жестких дисков, дисководов CD-ROM и DVD-ROM, а также высокоскоростных внешних устройств, таких как видеокамеры, видеомагнитофоны и т.д.
Шина [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] предусматривает передачу данных между устройствами со скоростями 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с и призвана обеспечивать комфортную работу с жёсткими дисками, цифровыми видео- и аудиоустройствами и другими скоростными внешними компонентами.
FireWire, как и USB, является последовательной шиной. Выбор последовательного интерфейса обусловлен тем, что для повышения скорости работы интерфейса необходимо повышать частоту его работы, а в параллельном интерфейсе это вызывает усиление наводок между параллельными жилами интерфейсного кабеля и требует сокращения его длины. Кроме того, кабель и разъёмы параллельных шин имеют большие габариты.
Задания :
Задание 1.
Определить внешние интерфейсы целевого компьютера.
Задание 2.
Подключить к целевому компьютеру принтер.
 Задание 3
Подключить к целевому компьютеру монитор
 Задание 4
Подключить к целевому компьютеру сканер.
Вопросы:
1.     Какие типы внешних интерфейсов вы знаете?
2.     Дайте сравнительную характеристику интерфейсов USB и IEEE 1384 (FireWire).
3.     Дайте сравнительную характеристику параллельного и последовательного порта.
4.     Что такое порты устройств?
5.     Охарактеризуйте основные виды портов
Практическое занятие № 13. Последовательные порты и их особенности работы.
Цель:      Изучение особенностей работы параллельных и последовательных портов
Форма организации занятия: работа малыми группами
Студент должен:
Знать:
–     Характеристики внешних интерфейсов ПК;
Уметь:
–     Работать с внешними интерфейсами ПК.
Задание на практику:
Описать алгоритм передачи слова «NOW» по последовательному порту от модема к компьютеру с учетом всех служебных сигналов.
Для выполнения задания требуется ASCII таблица:
Таблица 1 – ASCII таблица от 0 до 127 знака
Dec .
Значение

000
NUL

001
SOH

002
STX

003
ETX

004
EOT

005
ENQ

006
ACK

007
BEL

008
BS

009
HT

010
LF

011
VT

012
FF

013
CR

014
SO

015
SI

016
DLE

017
DC1)

018
DC2

019
DC3

020
DC4

021
NAK

022
SYN

023
ETB

024
CAN

025
EM

026
SUB

027
ESC

028
FS

029
GS

030
RS

031
US

032
SP

033
!

034
"

035
#

036
$

037
%

038
&

039
'

040
(

041
)

042
*

043
+

044
,

045
-

046
.

047
/

048
0

049
1

050
2

051
3

052
4

053
5

054
6

055
7

056
8

057
9

058
:

059
;

060
<

061
=

062
>

063
?

064
@

065
A

066
B

067
C

068
D

069
E

070
F

071
G

072
H

073
I

074
J

075
K

076
L

077
M

078
N

079
O

080
P

081
Q

082
R

083
S

084
T

085
U

086
V

087
W

088
X

089
Y

090
Z

091
[

092
\

093
]

094
^

095
_

096
`

097
a

098
b

099
C

100
D

101
e

102
f

103
g

104
h

105
i

106
j

107
k

108
l

109
m

110
n

111
o

112
p

113
q

114
r

115
s

116
t

117
u

118
v

119
w

120
x

121
y

122
z

123
{

124
|

125
}

126
~

127
DEL

Пример:
Задание: Описать алгоритм передачи слова «DO» по последовательному порту от компьютера к модему с учетом всех служебных сигналов.
Процесс установления связи:
а) Компьютер: высокое на DTR
б) Модем: высокое на DSR
в) Компьютер: есть данные, высокое на RTS
г) Модем: готов к приему CTS
д) Высокое на TD
Процесс передачи данных:
а) слово DO имеет ASCII код D = 068 O = 079
в двоичном виде 068 = 01000100 079= 01001111
б) следовательно, нужно передать последовательность 0010001011110010 (передаем начиная с младшего разряда)
в) в соответствии с приведенным форматом передачи данных:
наша передача данных будет состоять из двух пакетов
г) текущее состояние TD высокое
д) подаем низкое на TD по времени в 1 такт передачи
е) передаем биты данных 00100010
ж) предаем стоп бит
з) переходим на высокое TD
е) повторяем пункты г-з, но в пункте е передаем 11110010
Окончание передачи
а) низкое на RTS
б) низкое на DTR
Практическое занятие № 14. Идентификация и установка процессора.
Цель работы:  Изучение характеристик процессора
Форма организации занятия: работа малыми группами
Студент должен:
Знать:
–                   Основные характеристики процессора;
–                   Основные современные модели процессоров;
–                   Типы процессоров нового поколения;
Уметь:
–                   Идентифицировать и устанавливать процессоры.
Методические указания:
Основа вычислительной системы – микропроцессор (МП). МП характеризуется следующими параметрами:
Тактовая частота
Степень интеграции микросхемы (сколько транзисторов содержится в чипе).
Внутренняя разрядность данных (количество бит, которые МП может обрабатывать одновременно);
Внешняя разрядность данных (количество одновременно передаваемых бит в процессе обмена данными с памятью и другими устройствами);
Адресуемая память (зависит от числа адресных бит).
 
Типы МП
Тип процессора
Поколение
Год выпуска
Разрядность шины данных
Разрядность шины адреса
Первичная кэш-память, Кбайт
Тактовая частота шины, МГц
Тактовая частота процессора, МГц
Количество транзисторов, млн
Размер минимальной структуры, мкм






Команды
Данные





8088
1
1979
8
20
 
 
4,77-8
4,77-8
 
 

8086
1
1978
16
20
 
 
4,77-8
4,77-8
0,029
3,0

80286
2
1982
16
24
 
 
6-20
6-20
0,13
1,5

80386DX
3
1985
32
32
 
 
16-33
16-33
0,27
1,0

80386SX
3
1988
16
32
8
16-33
16-33
0,27
1,0

80486DX
4
1989
32
32
8
25-50
25-50
1,2
1,0-0,8

80486SX
4
1989
32
32
8
25-50
25-50
1,1
0,8

80486DX2
4
1992
32
32
8
25-40
25-40
 
 

80486DX4
5
1994
32
32
8
8
25-40
75-120
 
 

Pentium
5
1993
64
32
8
8
60-66
60-200
3.1-3.3
0.8-0.35

P-MMX
5
1997
64
32
16
16
66
166-233
4.5
0.6-0.35

Pentium Pro
6
1995
64
32
8
8
66
150-200
5.5
0.35

Pentium II
6
1997
64
32
16
16
66
233-300
7.5
0.35-0.25

Pentium II Celeron
6
1998
64
32
16
16
66/100
266-533
7.5-19
0.25

Pentium Xeon
6
1998
 
 
 
 
100
400-1700
 
0.18

Pentium  III
6
1999
64
32
16
16
100
450-1200
9.5-44
0.25-0.13

AMD Athlon
7
1999
64
32
64
64
266
500-2200
22
0.25

Pentium 4
7
2000
64
32
12
8
400
1.4-3.4 ГГц
42-125
0,18-0,09

AMD Athlon 64
8
2003
64
64
64
64
400
2 ГГц
54-106
0,13-0,09

Pentium 4 Prescott
8
2004
64
32
16
16
800
2.8-3.4 ГГц
125
0.09

 
В сущности МП – плоский квадратный слой кремния со схемами, выгравированными на его поверхности. Этот элемент укрепляется на основе - керамической или пластмассовой – образуя пакет с контактами, выполненными или по плоской нижней стороне или по одному из краев. Пакет ЦП связан с системной платой через разъем формы гнездо (Soket)  и слот (Slot). Сокеты различаются по размеру, количеству ножек, например, у производителя процессоров AMD ножки находятся на самом процессоре а у того же intel с сокетом 775, ножек на процессоре нет а находятся они на самом сокете.
Характеристики интерфейсов процессоров
Наименование
Разъем (число контактов)
Описание

Soket 1
169
Устанавливался на системных платах 486, напряжение 5 В, поддерживает 486 чипсет

Soket 2
238
Минимальное обновление Soket 1, поддерживает те же схемные элементы

Soket 3
237
Рабочее напряжение 5 В, но может работать также и при 3,3 В, переключатели размещены на системной плате

Soket 4
273
Первый разъем, спроектированный для Pentium. рабочее напряжение 5 В

Soket 5
320
Работает при 3,3 В поддерживает Pentium от 75 до 133 МГц

Soket 6
235
Разработан для процессора 486. напряжение 3,3 В

Soket 7
321
Разработан для Pentium-ММХ, используется для всех Pentium с частотой шины 66 МГц

Soket 8
387
Используется только для Pentium Pro, из-за дороговизны быстро вышел из употребления

Slot 1
242
Поддерживает кэш-память L1 до 512 Кбайт, состоящая из двух по 256 Кбайт; оперирует на половинной частоте МП. Использовался для Pentium II, Pentium III и Celeron

Slot 2
330
Аналогичен разъему Slot 1, но поддерживает до 2 Мбайт кэш-памяти, работающей на частоте МП. Использовался для Pentium II, Pentium III, Pentium Xeon

Slot А
242
Разработан для AMD Athlon, механически совместим с разъемом Slot 1, но поддерживает совершенно другие электрические цепи

Soket 370
370
Заменяет Slot 1 для МП Celeron. Также используется для Pentium III

Soket А
462
Разработан для процессора AMD Athlon, который содержал на кристалле кэш-память L2

Soket 423
423
Введен для удовлетворения новых требований Pentium 4, который содержит совершенно новую системную шину (FSB). Включает теплорассеиватель

Soket 603
603
Предназначен для Pentium 4. дополнительные контакты ориентированы на МП, которые будут содержать на кристалле кэш-память, а также для подключения других процессоров в мультипроцессорных системах

Soket 478
478
Разработан для поддержки технологий 0,13-мкм для Pentium 4 Northwood.

 
Дополнительная информация

Производитель Intel

Socket
CPU

Socket 370
Pentium III

Socket 423
Pentium, celeron 4

Socket 478
Pentium, celeron 4

LGA 775
Pentium D, Celeron D, Pentium EE, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon серии 3000, Core 2 Quad

LGA 1156
Core i7,Core i5,Core i3

LGA 1366
Core i7


Производитель AMD

Socket
CPU

Socket A (Socket 462)
Athlon, Athlon XP, Sempron, Duron

Socket 563
Athlon XP-M

Socket 754
Athlon 64

Socket 939
Athlon 64 и Athlon 64 FX


Задания на работу:
Задание 1.
Выберите процессор, подходящий для установки на целевой системной плате. Установите процессор на целевую системную плату
Задание 2.
Идентифицируйте процессор целевого компьютера. Назовите его основные характеристики. Дайте рекомендации по модернизации целевого компьютера.
 
Вопросы для зачета
1.     Перечислите функции процессора
2.     Прокомментируйте основные параметры процессора
3.     Какие современные типы процессоров вы знаете?
 








13PAGE 15


13PAGE 14215




Рисунок 35

Приложенные файлы

  • doc file1
    Размер файла: 654 kB Загрузок: 4

Добавить комментарий