лекции (Лекции по микропроцессорной технике)

курс лекций

содержание

1. Роль ВТ в развитии общества.

2. Этапы развития ЭВМ.

3. Основные характеристики ЭВМ.

4. Классификация ЭВМ.

5. Виды структуры ЭВМ. Назначение элементов

6. Общие принципы построения ЭВМ.

7. Режимы работы ЭВМ.

8. Функциональная и структурная организация ЭВМ.

9. Организация работы ЭВМ при выполнении заданий

10. Виды запоминающих устройств ЭВМ.

11. Характеристики электронной памяти.

12. Характеристика основной памяти.

13. Отображение адресного пространства программы на основную память.

14. Адресная структура программы.

15. Виртуальная память.

16. Прямой доступ к памяти.

17. Классификация и характеристики процессоров.

18. Структура базового процессора.

19. Система команд процессора.

20. Взаимодействие элементов при функционировании процессора.

21. Система прерываний ЭВМ.

22. Аппаратные прерывания.

23. Программные прерывания.

24. Устройства ввода информации.

25. Устройства вывода информации.

26. Внешние запоминающие устройства. Дисковые накопители.

27. Оптические запоминающие устройства. DVD.

28. Способы организации совместной работы центральных и периферийных устройств.

29. Параллельный и последовательный интерфейс.

30. Назначение и классификация вычислительных систем.

31. Виды архитектуры вычислительных систем.

32. Уровни комплексирования вычислительных систем.

33. Уровни программного параллелизма.

34. Организация функционирования вычислительных систем.

35. Архитектура ПК.

36. Распределение памяти IBM PC.

37. Средства DMA IBM PC.

38. Процессоры Intel (класс Pentium).

39. Шины расширения: назначение и модификации.

40. Шина ISA и ее модификации.

41. Шина PCI.

42. Графический интерфейс AGP.

43. Параллельный интерфейс ввода-вывода (LPT-порт), его модификации.

44. Последовательный интерфейс ввода-вывода (COM-порт).

45. Последовательный интерфейс USB.

46. Последовательный интерфейс Fire Wire (IEEE 1394).

1. Роль средств ВТ в информатизации общества

По определению ЮНЕСКО, информатизация - это «развитие и широкомасштабное применение методов и средств сбора, преобразования, хранения и распространения информации, обеспечивающих систематизацию имеющихся и формирование новых знаний и их использование обществом в целях его текущего управления и дальнейшего совершенствования и развития».

Информатизация общества (ИО) представляет собой целенаправленный процесс изменения социальной информационной среды. Цель ИО состоит в повышении эффективности эксплуатации информационных ресурсов общества путем системной компьютеризации всех этапов жизненного цикла информации - ее создания, накопления, хранения, обработки, использования.

Под информационными ресурсами понимается совокупность информации как продукт интеллектуальной деятельности населения. Информация - содержание, присваиваемое данным посредством соглашений, которые распространяются на эти данные. Информационная среда - это совокупность технических средств, а также организационных, экономических, юридических механизмов, обеспечивающих процесс информатизации,

Информатизация общества получала ускорение по мере появления новых, более совершенных средств сбора, хранения, передачи и отображения информации. Качественно новое, революционное развитие процессов ИО стало возможным с созданием современных средств вычислительной техники (ВТ) и информатики. Информатика - одно из главных направлений научно-технического прогресса; это область научно-технической деятельности, связанной с исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, представления информации, решением проблем создания и использования информационной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

В решении задач ИО и перехода от индустриального общества к информационному особо важная роль принадлежит телекоммуникационным вычислительным сетям, в которых сосредоточены новейшие СВТИ и средства связи, а также самые прогрессивные и эффективные технологии, в том числе информационные технологии. Трудно переоценить роль ТВС в любой сфере человеческой деятельности: социально-экономической, научно-технической, производственной, организационно-экономического управления, обучения и подготовки кадров, правовой. Можно утверждать в связи с этим, что ТВС составляют основу материально-технической базы информатизации общества.

Используя индустриальный подход, информатизацию можно трактовать как создание и совершенствование промышленно развитой системы (отрасли) производства и распространения информации, прежде всего средств ВТ, связи и информационных технологий, которые получили название средств информатизации. Производство основных средств информатизации связывают с понятием новой отрасли хозяйства - индустрии информатики. Уже в середине 80-х годов эта отрасль вышла на ведущее место в мире как по масштабам охвата сфер человеческой деятельности, так и по темпам роста производства и объемов сбыта товарной продукции.

В решении проблем информатизации чрезвычайно важная роль отводится информационной технологии (ИТ), т.е. информационному обеспечению любого вида человеческой деятельности. Информационная технология включает технологию получения, передачи, обработки, хранения информации и ее использования для обеспечения человеческой деятельности. Основным средством автоматизации ИТ являются ЭВМ. Уровень развития ИТ - один из критериев не только экономического, но и политического могущества государства.

Средства информатизации предопределили возможность генерировать принципиально новую информацию без непосредственного участия человека, т.е. позволили приступить к работам по созданию систем искусственного интеллекта. Искусственным интеллектом называют комплексное научное направление, которое объединяет математиков, лингвистов, психологов, инженеров и ставит своей целью создание программно-технических средств ЭВМ, позволяющих имитировать на ЭВМ отдельные элементы творческого процесса; автоматизировать целенаправленное поведение роботов; обеспечивать диалоговое общение с ЭВМ пользователей на языке их предметной области, особенно в связи с проектами ЭВМ пятого и последующих поколений и широким распространением ПЭВМ; создавать системы, работа которых опирается на знания, формируемые экспертами (экспертные системы).

Информатизация общества становится стратегическим направлением, предопределяющим экономические и политические приоритеты в мировом сообществе. Человечество вступило в важнейший и неизбежный период своего развития - эру информатизации. Необходимость информатизации обусловлена обостряющимся противоречием между ограниченностью естественных ресурсов и имеющимися способами и средствами удовлетворения растущих потребностей общества. Ориентация хозяйства на наукоемкие, энерго-, материало- и трудосберегающие отрасли с применением средств вычислительной техники и связи позволяет высвободить большинство населения страны для перехода в сферу производства и потребления информации. Информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества, во многом определяющим его способность к дальнейшему развитию.

Основная проблема информатизации заключается не только и не столько в том, чтобы разработать и внедрить средства информатизации, а в том, чтобы обеспечить эффективность их применения в различных областях производства, науки и социально-бытовой сферы. Эффективность использования средств информатизации зависит от таких факторов, как уровень совершенства действующих экономических отношений, подготовленность общества и отдельных его членов к восприятию информационных технологий, финансовые возможности, уровень материально-технической базы, состояние технологии производства. В связи с этим информатизация конкретных объектов предполагает наличие подготовительного этапа, на котором перечисленные факторы приводятся в адекватное соответствие с ее требованиями.

Таким образом, в настоящее время информатизация во всем мире стала объективной необходимостью и действенным механизмом, обусловливающим и обеспечивающим коренное преобразование человеческой деятельности, невиданные ранее темпы повышения производительности труда и уровня благосостояния общества.

Информатизация - это всеобщий неизбежный период развития человеческой цивилизации, период создания индустрии производства и обработки информации. Он включает комплекс взаимосвязанных и взаимообусловленных мер по обеспечению полного использования достоверных, исчерпывающих и своевременных знаний во всех общественно значимых сферах человеческой деятельности. Происходит существенное изменение роли информации в общественной жизни. Информация приобретает преобразующий, определяющий характер. Создание индустрии информатики и превращение информационного продукта в товар приводит к глубинным социальным изменениям в обществе, меняется само общество, оно трансформируется из индустриального в информационное.

Информатизация охватывает все стороны жизни общества - от сферы материального производства до социальной сферы. Глобальная цель информатизации, знаменующей переход в развитии общества от индустриализации на более высокую ступень, заключена в ее определении. Действительно, информатизация должна обеспечить: решение проблем экономической реформы и на этой базе существенное повышение жизненного уровня людей; совершенствование структуры и ускорение процессов, определяющих научно-технический прогресс; совершенствование общественных, производственных, правовых отношений. При достижении полной информатизации общества совокупное знание общества становится потенциально доступным каждому человеку, что приближает к реализации каждым человеком его способностей (с учетом того, что они не могут быть запланированы, они реализуются лишь по инициативе самого человека и умножаются знанием).

Глобальную цель информатизации можно дифференцировать на такие составляющие:

• в общественной сфере - создание условий всем гражданам для информационного сервиса, реализация права каждого человека на знания, информированность;

• в производственной сфере - обеспечение комплексной автоматизации всех отраслей материального производства;

• в научной сфере - обеспечение опережающего развития науки, с тем чтобы гарантировать научное обоснование всех проблем и задач информатизации.

2. Этапы развития ЭВМ

Достижение высоких экономических и социальных результатов, повышение доли России в мировой экономической системе до полноправного партнерства в значительной степени зависят от масштабов и темпов информатизации общества, использования информационных технологий во всех сферах человеческой деятельности. Информатизацию можно рассматривать как процесс преобразования производственно-хозяйственных, научных и социально-бытовых структур путем производства информации, необходимой для выработки и реализации решений, направленных на достижение качественно новых результатов деятельности человека, на базе внедрения и использования средств вычислительной техники, связи и информационных технологий, Несмотря на различие процессов информатизации в разных областях человеческой деятельности, в единую систему ее объединяет три составляющие: единство основных средств производства (средства вычислительной техники и информатики), единство сырья (данные, подлежащие анализу и обработке), единство выпускаемой продукции (информация, используемая для управления и совершенствования деятельности человека).

Инфраструктура информатизации включает:

системы коммуникации, вычислительных машин и сетей, программное обеспечение этих систем;

информационные средства;

систему подготовки кадров для эксплуатации аппаратного, программного и информационного обеспечения; экономические и правовые механизмы, обеспечивающие и способствующие эффективному развитию процесса информатизации.

Ключевая роль в современной инфраструктуре информатизации принадлежит системам коммуникации и вычислительным сетям, в которых сосредоточены новейшие средства вычислительной техники, информатики, связи, а также самые прогрессивные информационные технологии, Именно они обеспечивают пользователям широкий набор информационно-вычислительных услуг с доступом к локальным и удаленным машинным ресурсам, технологиям и базам данных.

На пути развития электронной вычислительной техники (начиная с середины 40-х годов) можно выделить четыре поколения больших ЭВМ, различающихся элементной базой, функционально-логической организацией, конструктивно-технологическим исполнением, программным обеспечением, техническими и эксплуатационными характеристиками, степенью доступа к ЭВМ со стороны пользователя. Смене поколений сопутствовало изменение основных технико-эксплуатационных и технико-экономических показателей ЭВМ, и в первую очередь таких, как быстродействие, емкость памяти, надежность и стоимость. При этом одной из основных тенденций развития было и остается стремление уменьшить трудоемкость подготовки программ решаемых задач, облегчить связь операторов с машинами, повысить эффективность использования последних. Это диктовалось и диктуется постоянным ростом сложности и трудоемкости задач, решение которых возлагается на ЭВМ в различных сферах применения.