pgk63.rupgk63.ru/assets/...kompyuternykh_sistem_PKS_MU_PZ.… · Web viewМИНИСТЕРСТВО...

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИСАМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»

СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

ДИСЦИПЛИНА

«АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ»

Профессиональный цикл

технический профиль

специальность09.02.03 Программирование в компьютерных системах

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ

Самара, 2015 г.

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж»

ОДОБРЕНОПредметной (цикловой) методической комиссиейИнформационных технологийПредседатель ПЦМК_________Е.В. Третьякова____ ____________20___

Составитель: Панкова Анастасия Алексеевна, преподаватель ГБПОУ «Поволжский государственный колледж».

Рецензенты:Третьякова Е.В., председатель ПЦМК Информационных технологий.Синева О.В., методист ГБПОУ «Поволжский государственный колледж».

Методические указания для студентов по практическим занятиям

являются частью программы подготовки специалистов среднего звена ГБПОУ

«ПГК» по специальности СПО «09.02.03 Программирование в компьютерных

системах» в соответствии с требованиями ФГОС СПО и рабочей программы по

дисциплине.

Методические указания по практическим занятиям адресованы студентам

очной и заочной формы обучения.

Методические указания по каждому практическому занятию включают в

себя учебную цель, перечень образовательных результатов, заявленных в

рабочей программе дисциплины, задачи, обеспеченность занятия, краткие

теоретические и учебно-методические материалы по теме, вопросы для

закрепления теоретического материала, задания для практического занятия

работы студентов, инструкцию по их выполнению, методику анализа

полученных результатов, порядок выполнения и образец отчета о проделанной

работе.


СОДЕРЖАНИЕ

Название практических занятий СтраницыПЗ 1. Сравнительный обзор современных ЭВМ. 4

ПЗ 2. Структура персонального компьютера. 12

ПЗ 3. Файловая система компьютера. 16

ПЗ 4. Система команд процессора. 20

ПЗ 5. Перевод чисел из одной СС в другую. Арифметические

операции в двоичной СС.

24

ПЗ 6. Логические операции с базовыми логическими

элементами.

28

ПЗ 7. Центральный процессор ПК. 33

ПЗ 8. Материнская плата ПК. 37

ПЗ 9. Устройства памяти ПК. 41

ПЗ 10. Сравнительный обзор периферийных устройств ПК. 43

ПЗ 11. Эмуляция операционных систем. 46

ПЗ 12. Обзор виртуальных машин. 50


ВВЕДЕНИЕ

Уважаемый студент!

Методические указания по дисциплине «Архитектура компьютерных

систем» для выполнения работ по практическим занятиям созданы Вам в

помощь для работы на занятиях, подготовки к практическим занятиям,

правильного составления отчетов.

Приступая к выполнению заданий практического занятия, Вы должны

внимательно прочитать его цель и задачи, ознакомиться с требованиями к

уровню Вашей подготовки в соответствии с федеральными государственными

образовательными стандартами третьего поколения, краткими теоретическими

и учебно-методическими материалами по теме практического занятия, ответить

на вопросы для закрепления теоретического материала.

Все задания к практическому занятию Вы должны выполнять в

соответствии с инструкцией, анализировать полученные в ходе занятия

результаты по приведенной методике.

Отчет о практическом занятии Вы должны выполнить по приведенному

алгоритму, опираясь на образец.

Наличие положительной оценки по практическим занятиям необходимо

для допуска к экзамену, поэтому в случае отсутствия на уроке по любой

причине или получения неудовлетворительной оценки за практическую Вы

должны найти время для ее выполнения или пересдачи.

Внимание! Если в процессе подготовки к практическим занятиям или

при решении задач у Вас возникают вопросы, разрешить которые

самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для

получения разъяснений или указаний в дни проведения дополнительных

занятий.

Время проведения дополнительных занятий можно узнать у

преподавателя или посмотреть на двери его кабинета.

3


Желаем Вам успехов!!!

4


РАЗДЕЛ № 1. СТРУКТУРА ЭВМ (ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ)

Тема № 1.1. История развития вычислительной техники.

Классификации ЭВМ.

Практическое занятие №1. Сравнительный обзор современных ЭВМ.

Учебная цель: изучение комплектации рабочей станции; изучение

основных блоков персонального компьютера.

Учебные задачи:

1. Изучить классификацию ПК

2. Научиться подбирать комплектующие в соответствие с

классификацией.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС СПО

Студент должен

уметь:

определять оптимальную конфигурацию оборудования и характеристики

устройств для конкретных задач;

идентифицировать основные узлы персонального компьютера, разъемы

для подключения внешних устройств.

знать:

построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные

особенности;

принципы работы основных логических блоков системы;

повышение производительности многопроцессорных и многоядерных

систем;

энергосберегающие технологии.

5


Задачи практического занятия №1

1. Повторить краткие теоретические сведения по теме практического

задания

2. Подобрать комплектующие ПК по вариантам.

3. Подготовить отчет по практической работ.

Обеспеченность занятия (средства обучения)

1. Учебно-методическая литература:

Методические указания по выполнению практических занятий;.

2. Справочная литература:

Трутнев Д. Р. Архитектуры информационных систем. Основы

проектирования: Учебное пособие. – СПб.: НИУ ИТМО, 2012. – 66 с.;

3. Технические средства обучения:

Персональный компьютер

4. Программное обеспечение: ОС Windows, браузер Opera, MS Word.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы

по теме практического занятия

Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее

свойств, существенных для пользователя. Основное внимание уделяется

структуре и функциональным возможностям машины, которые можно

разделить на основные и дополнительные.

Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение

информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные

функции повышают эффективность выполнения основных функций:

обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем,

высокую надежность и др. названные функции ЭВМ реализуются с помощью

ее компонентов: аппаратных и программных средств.

6


Персональный компьютер – это настольная или переносная ЭВМ,

удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности

применения.

Достоинствами ПК являются:

- малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для

индивидуального покупателя;

- автономность эксплуатации без специальных требований к условиям

окружающей среды;

- гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к

разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;

- «дружественность» операционной системы и прочего программного

обеспечения, обусловливающая возможность работы с ней пользователя без

специальной профессиональной подготовки;

- высокая надежность работы (более 5 тыс. ч наработки на отказ).

Вопросы для закрепления теоретического материала

к практическому занятию

1. Какие виды конфигураций вы знаете?

2. С чего начинается сборка компьютера?

3. Каким основным критериям нужно следовать для подбора

комплектующих?

Задания для практического занятия №1

1. Подобрать ПК по следующей классификации: Офисный компьютер.

2. Подобрать ПК по следующей классификации: компьютер для

видеомонтажа.


аудиомонтажа.

7



издательства.

5. Подобрать ПК по следующей классификации: компьютер для чертежных

работ.

6. Подобрать ПК по следующей классификации: компьютер для работы с

Flash-анимацией.


разработчика игр и приложений.

8. Подобрать ПК по следующей классификации: компьютер с высокой

производительностью.

9. Подобрать ПК по следующей классификации: компьютер для дизайнера.

10. Подобрать ПК по следующей классификации: компьютер для торгового

представителя.

Инструкция по выполнению заданий

практического занятия №1

1. Прочитать краткие теоретические сведения. При необходимости

обратиться к справочным материалам.

2. Внимательно прочитать задание и приступить к выполнению.

3. Результат представить в виде таблицы:

Наименованиекомплектующих

Модель ихарактеристики Цена

Итого

Методика анализа результатов, полученных в ходе практического занятия

После выполнения практического задания проверить все комплектующие

на момент сочетаемости между собой, проверить мощность элементов и блока

питания.

8


Порядок выполнения отчета по практическому занятию

1. Обязательно указать цели и задачи практического занятия.

2. Выписать задание

3. Результат выполнения задания оформить в таблице.

4. Написать вывод о проделанной работе.

9


Образец отчета по практическому занятию.

Отчет

по практическому занятию № 1.

Работа и особенности логических элементов и схем ЭВМ.

Учебная цель:

Закрепление полученных теоретических знаний по теме «Работа и

особенности логических элементов и схем ЭВМ».


1. Изучить логические элементы ЭВМ

2. Научиться строить логические схемы.

Задание 1. По заданной логической функции

построить логическую схему.

Наше построение схемы, мы начнем с логической операции, которая

должна выполнятся последней. В нашем случае такой операцией является

логическое сложение, следовательно, на выходе логической схемы должен быть

дизъюнктор. На него сигналы будут подаваться с двух конъюнкторов, на

которые в свою очередь подаются один входной сигнал нормальный и один

инвертированный (с инверторов).

В результате проведенного анализа получается логическая схема

следующего вида:

10


Задание 2. Выписать из логической схемы соответствующую ей

логическую формулу:

А В F

0 0 1

0 1 0

1 0 1

1 1 1

Решение:

Сначала уточним схему, путем обозначения инверторов.

Затем путем простого просчета определим действие в логической

формуле:

F(A,B) = ĀvB

Вывод: В ходе проделанной работы я научился(-лась) ...

11


Тема 1.2. Архитектура ЭВМ и ее вычислительная система.

Практическое занятие № 2. Структура персонального компьютера.


Получить представление об архитектуре закрытого и открытого типов.


1. Изучить архитектуры открытого и закрытого типов.

2. Научиться составлять данные виды архитектур



уметь:

определять оптимальную конфигурацию оборудования и характеристики устройств для конкретных задач;

знать:

построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности



задания

2. Построить архитектуры различных типов.








12


3. Рабочая тетрадь (обычная).

4. Ручка.

5. Карандаш простой.



По особенности архитектуры компьютеры подразделяются на два класса:

с открытой архитектурой и закрытой архитектурой Под архитектурой

компьютера понимается совокупность аппаратных и программных средств,

организованных в систему, обеспечивающую функционирование компьютера.

Закрытая архитектура, в которой видеоконтроллер, интерфейсы и ОЗУ

емкостью 2 Мбайт расположены на основной плате и не могут быть заменены.

Автономная отладка аппаратуры на основе МК с открытой архитектурой

предполагает контроль состояния многоразрядных магистралей адреса и

данных с целью проверки правильности обращения к внешним ресурсам

памяти и периферийным устройствам. Закрытая архитектура МК предполагает

реализацию большинства функций разрабатываемого устройства внутренними

средствами микроконтроллера. Поэтому разрабатываемый контроллер будет

иметь малое число периферийных ИС, а обмен с ними будет идти

преимущественно по последовательным интерфейсам.

К особенностям открытой архитектуры относятся:

• модульный принцип построения компьютера, в соответствии с которым

все его компоненты выполнены в виде законченных конструкций — модулей,

имеющих стандартные размеры и стандартные средства сопряжения;

• наличие общей (системной) информационной шины, к которой можно

подключать различные дополнительные устройства через соответствующие

разъемные соединения;

13


• совместимость новых аппаратных и программных средств с их

предыдущими версиями, основанная на принципе «сверху — вниз», что

означает, что последующие версии должны поддерживать предыдущие.

Устройство компьютера открытого типа базируется на взаимодействии

внешних устройств с контролерами, которые, в свою очередь, взаимодействуют

с системной платой, и являются открытыми системами. А это, в свою очередь,

дает возможность производить дополнительные устройства всем

заинтересованным компаниям, что, несомненно, положительно сказывается на

развитии компьютерной отрасли, и увеличивает популярность компьютера.



1. Дайте определение термину закрытой архитектуры.

2. Приведите примеры закрытых архитектур?

3. Укажите недостаток закрытых архитектур..

4. В чем заключается принцип открытой архитектуры ПК?

5. В большинстве современных IBM-совместимых компьютерах

реализована архитектура, какого типа или дайте название?

6. Перечислите базовые компоненты компьютера.


1. Составить перечень основных элементов архитектуры компьютера.

2. Спроектировать (выполнить схему) компьютера закрытого типа.

3. Указать направление потоков функционирования обмена информации,

основных конструктивных элементов

4. Изобразите подробную структурную схему ПК открытого типа и

поясните назначение её компонентов.

14








После выполнения практического задания проверить все структурные

схемы, направления потоков функционирования и основные конструктивные

элементы.




3. Показать этапы и результат выполнения задания.


15


Тема 1.3. Программное обеспечение.

Практическое занятие № 3. Файловая система компьютера.


Получить представление о файловых системах компьютера.


1. Изучить различные виды файловых систем.



уметь:


знать:




задания

2. Сравнить файловые системы различных типов.









16


4. Ручка.




Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — порядок, определяющий способ

организации, хранения и именования данных на носителях информации в

компьютерах, а также в другом электронном оборудовании: цифровых

фотоаппаратах, мобильных телефонах и т. п. Файловая система

определяет формат содержимого и способ физического хранения информации,

которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система

определяет размер имен файлов и (каталогов), максимальный возможный

размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы

предоставляют сервисные возможности, например, разграничение

доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны

и API для доступа к файлам— с другой. Когда прикладная программа

обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким

образом расположена информация в конкретном файле, так же как и на каком

физическом типе носителя (CD, жёстком диске, магнитной ленте, блоке флеш-

памяти или другом) он записан. Всё, что знает программа, — это имя файла, его

размер и атрибуты. Эти данные она получает от драйвера файловой системы.

Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на

физическом носителе (например, жёстком диске).

С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет

собой набор кластеров (как правило, размером 512 байт и больше). Драйверы

файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально

являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же

17


драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются,

какие свободны, какие помечены как неисправные.

Однако файловая система не обязательно напрямую связана с

физическим носителем информации. Существуют виртуальные файловые

системы, а также сетевые файловые системы, которые являются лишь способом

доступа к файлам, находящимся на удалённом компьютере..



1. Дайте определение термину файловой системы.

2. Приведите примеры файловых систем?

3. В чем заключается назначение файловых систем?


1. Составить сравнительную таблицу файловых систем компьютера, в

которой указать основные характеристики файловой системы, ее

достоинства и недостатки.

2. Сделать вывод, какая на Ваш взгляд файловая система наиболее удобна в

использовании.







После выполнения практического задания проверить все пункты таблицы.

Обязательно наличие вывода с аргументами.

18







19


Тема 1.4. Система команд процессора.

Практическое занятие № 4. Система команд процессора.


Получить представление о системе команд процессора.


1. Изучить команды процессора.



уметь:


знать:




задания

2. Составить обзор команд процессора с примерами работы.









20


4. Ручка.




В общем случае система команд процессора включает в себя следующие

четыре основные группы команд:

команды пересылки данных;

арифметические команды ;

логические команды ;

команды переходов.

Команды пересылки данных не требуют выполнения никаких операций

над операндами. Операнды просто пересылаются (точнее, копируются) из

источника (Source) в приемник (Destination). Источником и приемником могут

быть внутренние регистры процессора, ячейки памяти или устройства

ввода/вывода. АЛУ в данном случае не используется.

Арифметические команды выполняют операции сложения, вычитания,

умножения, деления, увеличения на единицу (инкрементирования),

уменьшения на единицу (декрементирования) и т.д. Этим командам требуется

один или два входных операнда. Формируют команды один выходной операнд.

Логические команды производят над операндами логические операции,

например, логическое И, логическое ИЛИ, исключающее ИЛИ, очистку,

инверсию, разнообразные сдвиги (вправо, влево, арифметический сдвиг,

циклический сдвиг). Этим командам, как иарифметическим, требуется один

или два входных операнда, и формируют они один выходной операнд.

Наконец, команды переходов предназначены для изменения обычного

порядка последовательного выполнения команд. С их помощью организуются

переходы на подпрограммы и возвраты из них, всевозможные

циклы, ветвления программ, пропуски фрагментов программ и т.д. Команды

21


переходов всегда меняют содержимое счетчика команд. Переходы могут быть

условными и безусловными. Именно эти команды позволяют строить сложные

алгоритмы обработки информации.

В соответствии с результатом каждой выполненной команды

устанавливаются или очищаются биты регистра состояния процессора ( PSW).

Но надо помнить, что не все команды изменяют все имеющиеся в PSW флаги.

Это определяется особенностями каждого конкретного процессора.

У разных процессоров системы команд существенно различаются, но в

основе своей они очень похожи. Количество команд у процессоров также

различно. Например, у упоминавшегося уже процессора МС68000 всего

61 команда, а у процессора 8086 — 133 команды. У современных мощных

процессоров количество команд достигает нескольких сотен. В то же время

существуют процессоры с сокращенным набором команд (так называемые

RISC-процессоры), в которых за счет максимального сокращения количества

команд достигается увеличение эффективности и скорости их выполнения.



1. Дайте определение процессору.

2. Основное назначение процессора?

3. Для чего предназначены команды процессора?

4. Основные виды команд процессора.


1. Составить перечень основных элементов архитектуры компьютера.

2. Составить обзор всех видов команд процессора.

3. Привести скриншоты и примеры работы команд процессора.

22










элементы.






23


Тема 1. 5. Арифметико-логические основы ЭВМ.

Практическое занятие № 5. Перевод чисел из одной СС в другую.

Арифметические операции в двоичной СС.


Получить представление о системах счисления.


1. Изучить системы счисления.

2. Научиться производить арифметические операции в различных

системах счисления.



уметь:


знать:




задания

2. Решить примеры.






24





4. Ручка.




Системой счисления называют систему приемов и правил, позволяющих

устанавливать взаимно-однозначное соответствие между любым числом и его

представлением в виде совокупности конечного числа символов. Множество

символов, используемых для такого представления, называют цифрами.

В зависимости от способа изображения чисел с помощью цифр системы

счисления делятся на позиционные и непозиционные.

В непозиционных системах любое число определяется как некоторая

функция от численных значений совокупности цифр, представляющих это

число. Цифры в непозиционных системах счисления соответствуют некоторым

фиксированным числам. Пример непозиционной системы - римская система

счисления. В вычислительной технике непозиционные системы не

применяются.

Систему счисления называют позиционной, если одна и та же цифра

может принимать различные численные значения в зависимости от номера

разряда этой цифры в совокупности цифр, представляющих заданное число.

Пример такой системы - арабская десятичная система счисления.

В позиционной системе счисления любое число записывается в виде

последовательности цифр:

(A= +a m-1a m-2...a k...a 0,a -1...a -l) ( I )

25




1. Дайте определение термину система счисления.

2. Основные виды систем счисления.

3. Позиционная система счисления.

4. Непозиционная система счисления.

5. Основные арифметические операции в различных системах счисления.


1. Произвести вычисления:

10101,101 2= 8

111110,01 2= 10

376,51 8 = 2

1AF8 16 = 2

983,6510 = 8

983,6510 = 16

2. Произвести вычисления:

1AF8 16 +CB8 16 =

1AF8 16 * CB8 16 =

983,6510 +83510 =

983,6510 * 83510 =

376,51 8 + 3548 =

376,51 8 * 3548 =






26





элементы.






27


Тема № 1.6 Базовые элементы ЭВМ.

Практическое занятие № 6. Логические операции с базовыми логическими

элементами..


Закрепление полученных теоретических знаний по теме «Работа и

особенности логических элементов и схем ЭВМ».


1. Изучить логические элементы ЭВМ

2. Научиться строить логические схемы.



уметь:


для подключения внешних устройств;

знать:




задания

2. Построить логические схемы.

3. Подготовить отчет по практической работе



Методические указания по выполнению практических занятий;

28



3. Ручка.




Дискретный преобразователь, который после обработки входных

двоичных сигналов выдает на выходе сигнал, являющийся значением одной из

логических операций, называется логическим элементом Поскольку любая

логическая операция может быть представлена в виде комбинаций трех

основных, любые устройства компьютера, производящие обработку или

хранение информации, могут быть собраны из базовых логических элементов,

как из «кирпичиков».

Логические элементы компьютера оперируют сигналами,

представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс – логический

смысл сигнала – 1, нет импульса – 0. На входы логического элемента

поступают сигналы-значения аргументов, на выходе появляется сигнал-

значение функции.

Преобразование сигнала логическим элементом задается таблицей

состояния, которая фактически является таблицей истинности,

соответствующей логической функции. Далее представлены условные

обозначения (схемы) базовых логических элементов, реализующих логическое

умножение (конъюнктор), логическое сложение (дизъюнктор) и отрицание

(инвертор).

Логический элемент «И»:

Логический элемент «ИЛИ»:

29


Логический элемент «НЕ»:

Устройства компьютера (сумматоры в процессоре, ячейки памяти в

оперативной памяти и др.) строятся на основе базовых логических элементов.



1. Что такое конъюкция и дизъюнкция?

2. Приведите примеры устройств компьютера, в которых используются

базовые логические элементы.


1. А) По заданной логической функции построить

логическую схему и таблицу истинности.

Б) Выписать из логической схемы соответствующую ей логическую

формулу:

А В F

0 0 1

0 1 0

1 0 1

1 1 0

30


2. А) По заданной логической функции построить

логическую схему и таблицу истинности.

Б) Выписать из логической схемы соответствующую ей логическую

формулу:

А В F

0 0 0

0 1 0

1 0 1

1 1 0



1) Внимательно прочитать задание.

2) Построение схемы начать с анализа логических операций, которые

участвуют в формуле. Затем разбить формулу на простые операции, согласно

порядку их выполнения. После этого приступить к построению схемы.

31


3) При составлении логической формулы следует сначала просмотреть

схему на наличие инверторов, чтобы при подсчетах не допустить ошибок.


После выполнения расчетов следует еще раз все внимательно проверить

на наличие ошибок, особенно это касается знаков арифметических действий.






32


РАЗДЕЛ № 2. АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭВМ

Тема № 2.2. Центральный процессор

Практическое занятие № 7 «Центральный процессор ПК.»

Учебная цель: изучить центральный процессор персонального

компьютера.


1. ознакомиться с основными характеристиками центрального процессора

2. сравнить характеристики текущего процессора с данными сторонних

процессоров.



уметь:



знать:

принципы работы основных логических блоков системы.



задания

2. Протестировать ЦП.

3. Подготовить отчет по практической работе.




33



Интернет-источник: http://www.modlabs.net/page/vsjo-o-programme-cpu-

z#.Vo_RoMRRFiQ;



4. Программное обеспечение: ОС Windows, браузер Opera, MS Word, CPU-z.


6. Ручка.



Центральный процессор – это центральное устройство компьютера,

которое выполняет операции по обработке данных и управляет периферийными

устройствами компьютера.

В состав центрального процессора входят:

устройство управления – организует процесс выполнения программ

и координирует взаимодействие всех устройств вычислительной системы во

время ее работы;

арифметико-логическое устройство – выполняет арифметические и

логические операции над данными: сложение, вычитание, умножение,

деление, сравнение и др.;

запоминающее устройство – представляет собой внутреннюю

память процессора, которая состоит из регистров, при использовании

которых, процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные

результаты; для ускорения работы с оперативной памятью используется

кэш-память, в которую с опережением подкачиваются команды и данные из

оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций;

генератор тактовой частоты – генерирует электрические импульсы,

синхронизирующие работу всех узлов компьютера.

34


Центральный процессор выполняет различные операции с данными при

помощи специализированных ячеек для хранения ключевых переменных и

временных результатов – внутренних регистров. Регистры подразделяются на

два вида:

регистры общего назначения – используются для временного

хранения ключевых локальных переменных и промежуточных результатов

вычислений, включают регистры данных и регистры-указатели; основная

функция состоит в обеспечении быстрого доступа к часто используемым

данным (обычно без обращений к памяти).

специализированные регистры – используются для контроля работы

процессора, наиболее важные из них: регистр команд, указатель стека,

регистр флагов и регистр, содержащий информацию о состоянии

программы.



1. В чем особенности структурной организации IBM совместимых

компьютеров?

2. Поясните алгоритм выполнения команд процессором.

3. Когда ЦП может начать программу обслуживания прерывания?

4. Какой из регистров входит в состав АЛУ?

5. Чем определяется разрядность регистра?


1. Протестировать ЦП, установленный на вашем ПК.



35


1. Установить программу CPU-z и протестировать процессор.

СPU-Z определит процессор, материнскую плату, оперативную память,

видеокарту, установленную в системе. Скачать CPU-Z программу можно

с сайта http://cpuz.ru/cpuz_download.htm, Программа бесплатна.

2. Записать данные процессора установленного на вашем компьютере:

Степпинг ядра и техпроцесс.

Корпусировка.

Напряжение ядра.

Внутренняя и внешняя частоты, множитель процессора.

Поддерживаемые наборы инструкций.

Информация о кеш-памяти.


Внимательно проверьте все данные, полученные вами в ходе выполнения

практического задания. В случае затруднения можете обратиться за справкой

на сайт Интернет-источника.






36

http://www.modlabs.net/page/vsjo-o-programme-cpu-z#.Vo_RoMRRFiQ


Тема № 2.3. Материнская плата.

Практическое занятие № 8. Материнская плата ПК.

Учебная цель: Изучить работу материнской платы


1. Ознакомиться с основными видами материнских плат и их

характеристиками.



уметь:



знать:




задания

2. Протестировать накопитель.






Интернет-источник: http://www.modlabs.net/page/vsjo-o-programme-cpu-

z#.Vo_RoMRRFiQ;

37




4. Программное обеспечение: ОС Windows, браузер Opera, MS Word, CPU-z.


6. Ручка.



Материнская плата персонального компьютера или системная плата,

основное устройство, определяющее возможности компьютера.

На материнской плате размещаются:

1. центральный процессор;

2. оперативная память, сверхоперативное запоминающее устройство

(кэш-память);

3. постоянное запоминающее устройство с системой BIOS (базовой

системой ввода/вывода информации);

4. набор управляющих микросхем (чипсетов), вспомогательных

микросхем и контроллеров ввода/вывода информации;

5. КМОП-память с данными об аппаратных настройках и

аккумулятором для её питания; разъёмы расширения или слоты (slot);

6. разъёмы для подключения интерфейсных кабелей жёстких дисков,

дисководов, последовательного и параллельного портов, инфракрасного порта,

а также универсальной последовательной шины USB; разъёмы питания;

7. преобразователь напряжения для питания процессора;

8. разъём для подключения клавиатуры.

Кроме того, для подключения индикаторов, кнопок и динамика,

расположенных на корпусе системного блока, используют миниатюрные

разъёмы-вилки. Если на системной плате сосредоточены все элементы,

необходимые для работы компьютера, то она называется All-In-One.

38


У большинства персональных компьютеров системные платы содержат

лишь основные, функциональные узлы, а остальные элементы расположены на

отдельных печатных платах (платах расширения), которые устанавливаются в

разъёмы расширения. Например, устройство формирования изображения на

экране монитора – видеоадаптер – чаще всего располагается на отдельной плате

расширения – видеокарте.



1. Дайте определение материнской плате

2. Назовите основные составные части материнской платы.

3. Назовите основные характеристики материнской платы.


1. Протестировать материнскую плату, установленную на вашем ПК.









на сайт Интернет-источника.



39

http://www.modlabs.net/page/vsjo-o-programme-cpu-z#.Vo_RoMRRFiQ





40


Тема № 2.4. Структура памяти

Практическое занятие № 9. Структура памяти.

Учебная цель: Изучить работу различных накопителей.


1. Ознакомиться с основными видами накопителей и их

характеристиками;

2. Провести сравнительный анализ различных типов накопителей.



уметь:



знать:




задания

2. Протестировать накопитель.






Интернет-источник:

41


http://www.izone.ru/data/hd-tune-testiruem-proizvoditelnost-nakopitelej-

dannyh.htm;



4. Программное обеспечение: ОС Windows, браузер Opera, MS Word, HD

Tune.


6. Ручка.



Дисковые накопители предназначены для хранения данных и программ.

Дисковые накопители делятся на гибкие (ГМД), жесткие (ЖМД или винчестер)

магнитные диски, магнитооптические, оптические, дисковые массивы.

Емкость – измеряется в байтах (байт – единица измерения текстовой и

символьной информации, которая хранится на МД, один байт равен 8бит). 1

Кбайт = 210 =1024 байт, 1 Мбайт = 220 =1024 Кбайт. (Для справки: емкость 1

машинописной страницы текста примерно 2 Кбайта). Емкость определяется

размером рабочей поверхности, количеством рабочих поверхностей и

плотностью записи.



1. Дайте определения понятиям HDD, SSD, CD, DVD, HD, BD

2. Назовите основные составные части накопителей информации на

жестких магнитных дисках.

3. Назовите основные характеристики жестких дисков и флэш-накопителей.

42



1. Протестировать жесткий диск на вашем ПК.

2. Сравнить характеристики накопителей информации (носители):

1. Жесткие диски (внешние и внутренние) HDD, SSD

2. Флэш-память, флэш-карты

3. Оптические диски (CD, DVD, HD, BD)

Выяснить назначение и применение.









на сайте Интернет-источника.






43

http://www.izone.ru/data/hd-tune-testiruem-proizvoditelnost-nakopitelej-dannyh.htm


Тема № 2. 5. Периферийные устройства ввода-вывода информации.

Практическое занятие № 10. Сравнительный обзор периферийных

устройств ПК.

Учебная цель: Изучить работу различных периферийных устройств.


1. Ознакомиться с основными видами периферийных устройств и их

характеристиками;

2. Провести сравнительный анализ различных периферийных устройств.



уметь:



знать:




задания

2. Выполнить задание.






44





5. Ручка.



Перифери́йное устро́йство (англ. peripheral) — аппаратура, которая

позволяет вводить информацию в компьютер или выводить её из него.

Периферийные устройства являются не обязательными для работы

системы и могут быть отключены от компьютера. Однако большинство

компьютеров используются вместе с теми или иными периферийными

устройствами.

Периферийные устройства делят на три типа:

устройства ввода — устройства, использующиеся для ввода

информации в компьютер: мышь, клавиатура, тачпад, сенсорный

экран, микрофон, сканер, веб-камера, устройство захвата видео, ТВ-тюнер;

устройства вывода — устройства, служащие для вывода

информации из компьютера: видеокарта, монитор, принтер, акустическая

система;

устройства хранения(ввода/вывода) — устройства, служащие для

накопления информации, обрабатываемой компьютером: накопитель на

жёстких магнитных дисках (НЖМД), накопитель на гибких магнитных

дисках (НГМД), ленточный накопитель, USB-флеш-накопитель.

Иногда одно периферийное устройство относится сразу к нескольким

типам. Например, устройство ввода-вывода, звуковая карта, сетевая плата.

Устройства компьютера разделили на два вида:

внутренние (процессор, ОЗУ);

внешние (периферийные).

45


Внутренние устройства реализуют определённую архитектуру,

формируют аппаратную платформу компьютера. Внешние устройства не

зависят от архитектуры компьютера, расширяют возможности компьютера.



1. Дайте определения периферийным устройствам

2. Назовите основные типы и виды периферийных устройств


1. Составить сравнительный обзор периферийных устройств. Выяснить

назначение и применение; описать основные характеристики; приложить

скриншоты.








практического задания.






46


РАЗДЕЛ № 3. ВИРТУАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ.

Тема № 3.2. Эмуляция.

Практическое занятие №11. Эмуляция операционных систем.

Учебная цель: изучение эмуляции операционных систем.


1. Изучить эмуляцию

2. Научиться производить эмуляцию ОС.



уметь:





знать:





систем;




задания

47


2. Подобрать комплектующие ПК по вариантам.













Эмуля́ция (англ. emulation) в вычислительной технике — комплекс

программных, аппаратных средств или их сочетание, предназначенное для

копирования (илиэмулирования) функций одной вычислительной системы

(гостя) на другой, отличной от первой, вычислительной системе (хосте) таким

образом, чтобы эмулированное поведение как можно ближе соответствовало

поведению оригинальной системы (гостя). Целью является максимально точное

воспроизведение поведения в отличие от разных форм компьютерного

моделирования, в которых имитируется поведение некоторой абстрактной

модели. Например, моделирование урагана или химической реакции не

является эмуляцией.

Эмуляция связана с возможностью компьютерной программы в одном

устройстве эмулировать (имитировать) другую программу или устройство.

Например, многие принтеры разработаны таким образом, чтобы эмулировать

принтеры HP Laserjet, так как для данных принтеров существует большое

48


количество программного обеспечения. Если принтер, не произведенный HP,

эмулирует принтер HP, тогда любая программа, разработанная для принтеров

HP, сможет работать и с принтером другого производителя, получая при этом

идентичную печать.

Аппаратная эмуляция представлена эмуляторами, выполненными в виде

отдельного устройства. Например, DOS-совместимые карты расширения

наподобие Centris 610 и Performa 630, устанавливавшиеся в

некоторые Macintosh для обеспечения возможности запуска DOS-программ

с ПК. Другим примером являются аппаратные эмуляторы на основе ППВМ.

Теоретически, согласно тезису Чёрча — Тьюринга, любая операционная

среда может быть эмулирована на другой. Однако на практике зачастую это

бывает крайне затруднительно ввиду того, что точное поведение эмулируемой

системы не документировано и его возможно определить только посредством

обратной разработки. В тезисе также не говорится о том, что если

производительность эмуляции меньше, чем у оригинальной системы, то

эмулируемое программное обеспечение будет работать существенно

медленнее, нежели должно на оригинальном оборудовании, с возможным

возникновением остановок эмуляции или неустойчивой производительностью.



1. Дайте определение эмуляции.

2. Какие программы предназначены для эмуляции?


1. Запустить виртуальную машину на вашем ПК.

2. В ОС Windows произвести эмуляцию ОС Linux.

49










питания.






50


Тема № 3.3. Виртуальные машины систем программирования

высокого уровня.

Практическое занятие №12. Обзор виртуальных машин.

Учебная цель: изучение виртуальных машин.


1. Изучить виртуальные машины

2. Научиться работать в виртуальных машинах.



уметь:





знать:





систем;




задания

2. Выполнить задание.

51














Виртуальная машина (ВМ, от англ. virtual machine) — программная и/или

аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой

платформы (target — целевая, или гостевая платформа) и исполняющая

программы для target-платформы на host-платформе (host — хост-платформа,

платформа-хозяин) или виртуализирующая некоторую платформу и создающая

на ней среды, изолирующие друг от друга программы и даже операционные

системы (см.: песочница); также спецификация некоторой вычислительной

среды (например: «виртуальная машина языка программирования Си»).

Виртуальная машина исполняет некоторый машинно-независимый код

(например, байт-код, шитый код, p-код) или машинный

код реального процессора. Помимо процессора, ВМ может эмулировать работу

как отдельных компонентов аппаратного обеспечения, так и целого реального

компьютера (включая BIOS, оперативную память, жёсткий диск и

другие периферийные устройства). В последнем случае в ВМ, как и на

реальный компьютер, можно устанавливать операционные

52


системы (например, Windows можно запускать в виртуальной машине

под Linux или наоборот). На одном компьютере может функционировать

несколько виртуальных машин (это может использоваться для имитации

нескольких серверов на одном реальном сервере с целью оптимизации

использования ресурсов сервера).



1. Дайте определение Виртуальной машине

2. Какие виды виртуальных машин вы знаете?


1. Создать сравнительную таблицу современных виртуальных машин, в

которой указать основное предназначение, достоинства и недостатки,.






3. Результат представить в виде таблицы.




питания.



53





54

pgk63.rupgk63.ru/assets/...kompyuternykh_sistem_PKS_MU_PZ.… · Web viewМИНИСТЕРСТВО...

Documents

Transcript of pgk63.rupgk63.ru/assets/...kompyuternykh_sistem_PKS_MU_PZ.… · Web viewМИНИСТЕРСТВО...