МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Кафедра «Робототехника и автоматизация производства»

Сборник методических указаний к лабораторным работам

по дисциплине

Вычислительные машины, системы и сети

Направление подготовки: 220400 «Мехатроника и робототехника»

Специальность: 220402 «Роботы и робототехнические системы»

Формы обучения:очная

Тула 2012 г.

Методические указания к лабораторным работам составлены доцент, к.т.н. Шмелев В.В. и обсуждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,

протокол №___ от "___"____________ 201 г.

Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,

протокол №___ от "___"____________ 20___ г.

Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 1. Классификация ЭВМ и архитектура вычислительных систем 4

2.1 Классификация ЭВМ 4

Лабораторная работа № 2. Состав и устройство персонального компьютера 9

2.1 Структура персонального компьютера 9

Основные устройства ПК 15

Лабораторная работа № 3.Запоминающие устройства персонального компьютера 29

2.1 Запоминающие устройства 29

Лабораторная работа № 4. Внешние устройства ПК 58

Лабораторная работа № 5. Локальные вычислительные сети 79

2.1 Локальные вычислительные сети 79

Лабораторная работа № 6. Программное, информационное и техническое обеспечение сетей 91

2.1. Программное и информационное обеспечение сетей 92

2.2 Основные принципы построения компьютерных сетей 93

2.3. Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей 104

Объектом изучения является программное, информационное и техническое обеспечение сетей 122

2. Изучить программное, информационное и техническое обеспечение сетей 122

Лабораторная работа № 7. Глобальная информационная сеть Интернет 123

2. Основы теории 123

2.1 Глобальная информационная сеть Интернет 123

Лабораторная работа № 8. Система коммуникаций 133

1. Цель и задачи работы 133

2. Основы теории 133

2.1. Системы ТЕЛЕКОММУНИКАЦИй 133

Системы передачи документированной информации 146

Лабораторная работа № 1. Классификация эвм и архитектура вычислительных систем

1. Цель и задачи работы.

В результате выполнения данной работы студенты должны

знать классификацию ЭВМ и архитектуру вычислительных систем

2.Основы теории.

2.1 Классификация ЭВМ

ЭВМ – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения различных задач.

Существует несколько признаков, по которым можно разделить ВМ. В частности:

• по принципу действия,

• по элементной базе и этапам создания,

• по назначению,

• по размеру и вычислительной мощности,

• по функциональным возможностям,

и т.д.

По принципу действия ВМ: аналоговые, цифровые и гибридные.

Аналоговые, или ВМ непрерывного действия, работают с информацией представленной в непрерывной (аналоговой форме), т.е. в виде непрерывного потока значений какой-либо физической величины (чаще всего напряжения электрического тока)

АВМ просты и удобны в эксплуатации. Скорость решения задач регулируется оператором и может быть очень высокой, но точность вычислений очень низкая. На подобных машинах эффективно решаются задачи дифференциального исчисления, не требующие сложной логики.

Цифровые, или ВМ дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой форме.

Гибридные, или ВМ комбинированного действия сочетают в себе возможности работы как с цифровой, так и с аналоговой информацией. Обычно применяются в автоматизации задач управления техническими и технологическим процессами.

В экономике и повседневной деятельности получили широкое распространение ЦЭВМ, чаще называемы просто ЭВМ или компьютерами.

По элементной базе и этапам создания выделяют:

• 1-е поколение, 50-е годы ХХ века: ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

• 2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на полупроводниковых устройствах (транзисторах).

• 3-е поколение, 70-е годы: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни-тысячи транзисторов в одном корпусе, на кристалле).

• 4-е поколение, 80-90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших ИС, основная из которых – микропроцессор (десятки тысяч-миллионы активных элементов на одном кристалле).

Если электронное оборудование ЭВМ 1-но поколения занимало зал площадью 100-150 кв. м, то СБИС 1-2 кв. см и расстояние между элементами на ней 0,11-0,15 микрона (толщина человеческого волоса – несколько десятков микроном)

• 5-е поколение, настоявшее время: вычислительные системы с несколькими десятками параллельно работающих микропроцессоров.

• 6-е и последующие поколения: компьютеры с массовым параллелизмом и оптико-электронной базой, в которых реализован принцип ассоциативной обработки информации; т.н. нейронные компьютеры.

Важно знать:

Каждое последующее поколение превышает производительность системы и емкость запоминающих устройств более чем на порядок.

По назначению принято выделять универсальные компьютеры, проблемно-ориентированные и специализированные.

Универсальные предназначены для решения широкого круга инженерно-технических, экономических, математических и др. задач, для которых характерны большие объемы обработки данных и сложность алгоритмов.

Проблемно-ориентированные предназначены для решения более узкого круга задач, связанных с управлением технологическими процессами (объектами), с регистрацией, накоплением и переработкой относительно небольших объемов данных, выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Они включают ограниченные по своим возможностям аппаратные и программные ресурсы.

Специализированные предназначены для решения специфических задач по управлению работой технических устройств (агрегатов). Это могут быть контроллеры – процессоры, управляющие работой отдельных узлов вычислительной системы.

По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить на сверхбольшие (суперЭВМ, суперкомпьютеры), большие, малые и сверхмалые (микроЭВМ, микрокомпьютеры).

Сравнительная характеристика классов компьютеров

Параметры	СуперЭВМ	Большие	Малые	МикроЭВМ
Производительность, MIPS	1 000-1 00 000	100-10 000	10-1 000	10-100
Емкость ОЗУ, Мбайт	2000-100 000	512-10 000	128-2048	32-512
Емкость ВЗУ, Гбайт	500-50 000	100-10 000	20-500	20-100
Разрядность, бит	64-256	64-128	32-128	32-128

При рассмотрении функциональных возможностей компьютеров оценивают:

• быстродействие процессора,

• разрядность регистров процессора,

• формы представления чисел,

• номенклатура, емкость и быстродействие запоминающих устройств,

• номенклатура и технические характеристики внешних устройств,

• способность выполнять несколько программ одновременно (многозадачность),

• номенклатура применяемых операционных систем,

• программная совместимость – возможность выполнять программы, написанные для других типов компьютеров,

• возможность работы в вычислительной сети

и т.д.