Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006)

В. Л. Брой9о, О. П. Ильина АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ Допущено Министерством образования и науки Российской федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Информационные системы» 300.рвессов Издательская программа 300 лучших учебников для высшей школы в честь 300-летия Санкт-Петербурга осуществляется при поддержке Министерства образования РФ угу ПИТЕР' Москва ° Санкт-Петербург ° Нижний Новгород ° Воронеж Ростов-на-Дону ° Екатеринбург ° Самара ° Новосибирск Киев. Харьков Минск 2006 ББК 32.973.2 02я7 УДК 004.2(075) Б88 Рецензенты: Кафедра информатики Санкт-Петербургского государственного университета экономики и финансов Пиль Э. А., д.

т. н., профессор, заведующий кафедрой ТМ и РТС Петербургского государственного университета путей сообщения Бройдо В. Л., Ильина О. П. Б88 Архитектура ЭВМ и систем: Учебник дпя вузов. — СПб.: Питер, 2008. — 71 8 с.: ип. !3 ВМ 5-469-00742-1 Учебник предназначен дпя стулснтов, юучмоших дисциплину «Архитектура ЭВМ и систем» специальности «Информационныс системы», а также длх слушателей институтов повышения квалификации, аспирантов и преподавателей, обеспечивающих учебный процесс по данной дисциплине.

Книга будет весьма полезна и лля специалистов, связанных с современными информационными технологиями, и для широкого круга пользователей компьютеров. ББК 32.973.2-02я7 УДК 004. 2(0751 Все права защищены. Никакая часть денной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные.

Тем не менее, имен в виду аозмакные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книш. ГЗВН 6.460-00742-1 Е ЗАО Издательский дш««питер», 2006 20 Введение 24 40 50 63 80 94 330 Краткое содержание Часть 1.

Создание и эволюция ЭВМ Глава 1. Научные предпосылки создания ЭВМ... Глава 2. Технические предпосылки и практические потребности создания ЭВМ . Глава 3. Эволюция ЭВМ Глава 4. Основные классы современных ЭВМ Часть 2. Информационно-логические основы построения вычислительных машин Глава 5. Представление информации в вычислительных машинах Глава 6. Логические основы построения вычислительной машины Часть 3. Функциональная и структурная организация ЭВМ Глава 7. Основные блоки ЭВМ, их назначение и функциональные характеристики.......... Глава 8.Микропроцессоры ..

Глава 9. Системные платы Глава 10. Интерфейсные системы ЭВМ....... Глава 11. Запоминающие устройства ПК........ Глава 12. Видеотерминальные устройства Глава 13. Внешние устройства ЭВМ Глава 14. Средства мультимедиа ....... Глава 15. Выбор компьютера . Глава 16. Тестирование компьютера и его основных устройств 116 128 153 167 188 245 273 303 315 Краткое содержание Часть 4. Программное управление Глава 17. Программное управление — основа автоматизации вычислительного процесса .. Глава 18. Элементы программирования на языке ассемблера Глава 19.

Программное обеспечение компьютера Глава 20. Портативные компьютеры Часть 5. Архитектура информационновычислительных систем и сетей Глава 21. Информационно-вычислительные системы... Глава 22. Многомашинные и многопроцессорные ВС Глава 23. Компьютерные сети .. Глава 24. Техническое и программное обеспечение информационно-вычислительных сетей Глава 25. Локальные вычислительные сети........ Глава 26.

Корпоративные компьютерные сети Глава 27. Глобальная информационная сеть Интернет .. Часть 6. Качество и эффективность информационно-вычислительных систем Глава 28. Надежность ИВС Глава 29. Достоверность информационных систем..... Глава 30. Безопасность информационных систем Глава 31. Эффективность информационных систем Заключение. Перспективы развития информационно-вычислительных систем Список литературы Алфавитный указатель 342 361 410 457 476 485 494 524 557 581 608 655 668 682 699 705 709 713 Содержание Введение .. От издательства .

20 . гг 40 40 42 Часть 1. Создание и эволюция ЭВМ Глава 1. Научные предпосылки создания ЭВМ . Управление и информация Информация и ее особенности Меры информации Синтаксические меры информации Семантическая мера информации . Прагматическая мера информации Показатели качества информации репрезентативность Содержательность ............... Достаточность Доступность . Актуальность .......... Своевременность Точность ....

Достоверность Устойчивость Ценность ................. Информатика .. Наука информатика Информационные технологии . Индустрия информатики Вопросы для самопроверки Глава 2. Технические предпосылки и практические потребности создания ЭВМ.... Механические счетные машины Электромеханические счетные машины Электронные вычислительные машины . 24 24 26 29 29 . 31 . 32 .

33 33 33 34 34 34 34 35 35 35 36 36 36 37 38 39 Содержание Вопросы для самопроверки 48 . 63 69 . 72 . 73 74 76 78 80 82 83 85 85 86 86 87 87 89 89 89 93 . 94 . 95 96 . 98 Глава 3. Эволюция ЭВМ Первое поколение ЭВМ: 1950-1960-е годы Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы . Пятое поколение ЭВМ: 1990-настоящее время Шестое и последующие поколения ЭВМ . Вопросы для самопроверки Глава 4. Основные классы современных ЭВМ Большие компьютеры Малые компьютеры Микрокомпьютеры Персональные компьютеры . Суперкомпьютеры Вопросы для самопроверки Часть 2. Информационно-логические основы построения вычислительных машин Глава 5.

Представление информации в вычислительных машинах Представление чисел с фиксированной и плавающей запятой Алгебраическое представление двоичных чисел . Прочие системы счисления Двоично-десятичная система счисления Шестнадцатеричная система счисления Выполнение арифметических операций в компьютере.......... Особенности выполнения операций над числами с плавающей запятой . Выполнение арифметических операций над числами, представленными в дополнительных кодах Особенности выполнения операций в обратных кодах.......... Выполнение арифметических операций в шестнадцатеричной системе счисления Особенности представления информации в ПК Вопросы для самопроверки Глава 6.

Логические основы построения вычислительной машины Элементы алгебры логики Логический синтез вычислительных схем Электронные технологии и элементы, применяемые в ЭВМ 50 50 51 57 60 62 Содержание 104 112 112 112 113 113 113 128 130 133 133 134 136 136 138 Электронные и логические схемы некоторых базовых компонентов компьютера .. Выполнение логических операций в компьютере Ой (ИЛИ) — логическое сложение ..

АНО (И) — логическое умножение ХОЙ (исключающее ИЛИ) НОТ (НЕ) — операция отрицания . Вопросы для самопроверки Часть 3. Функциональная и структурная организация ЭВМ Глава 7. Основные блоки ЭВМ, их назначение и функциональные характеристики . Микропроцессор Системная шина Основная память Внешняя память .. Источник питания .

Таймер Внешние устройства Дополнительные интегральные микросхемы Элементы конструкции ПК Функциональные характеристики-ЭВМ Производительность, быстродействие, тактовая частота......... Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса Типы системного и локальных и внешних интерфейсов Тип и емкость оперативной памяти .

Виды и емкость накопителей на жестких магнитных дисках Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках.......... Наличие, виды и емкость кэш-памяти Аппаратная и программная совместимость с другими типами компьютеров Возможность работы в многозадачном режиме Надежность .. Вопросы для самопроверки Глава 8. Микропроцессоры....... Микропроцессоры типа С)ЭС .

Микропроцессоры Репбшп Микропроцессоры Реп11от Рго Микропроцессоры Реп1вт ММХ и Реп1)огп П Микропроцессоры Реп1!огп П) Микропроцессоры Репбшп 4 Технология НТ 116 117 118 118 119 119 119 120 121 122 123 124 125 125 125 125 126 126 126 126 126 127 Содержание 153 155 158 165 Глава 9. Системные платы Разновидности системных плат . Чипсеты системных плат . Вопросы для самопроверки ..

Технология гиперконвейерной обработки Поддержка системной шины с частотой до 800 МГц..... Кэш-память уровня ~1 с отслеживанием выполнения команд Расширенные функции выполнения команд Расширенные функции выполнения операций........ Потоковые 8!МО-расширения ЗЗЕЗ Технология йА!О Новая маркировка МП фирмы !п1е! Микропроцессоры Очаг Огые Микропроцессоры типа й!ЗС . Микропроцессоры типа УЫУУ .

Физическая и функциональная структура микропроцессора Устройство управления Арифметико-логическое устройство . Микропроцессорная память .. Универсальные регистры .. Сегментные регистры Регистры смещений Регистр флагов . Интерфейсная часть МП, . Вопросы для самопроверки .. Глава 10. Интерфейсные системы ЭВМ . Шины расширений Локальные шины Периферийные шины .