Введение
Данное пособие содержит учебно-методический материал по самостоятельной и индивидуальной работе студентов, в пределах дисциплины «Вычислительная техника (ВТ)», уровня бакалавра. Целью изучения дисциплины является изучение общих сведений о вычислительной технике, включая ее назначение, области применения и современные тенденции развития. Основной задачей изучения дисциплины является формирование умений и навыков по следующим направлениям деятельности: знание общих архитектурных принципов построения вычислительной техники, ее элементов, способов и технологии ее применения для целей и задач информатики. Дисциплина «Вычислительная техника» (Б1.О.18) относится к блоку «Обязательная часть». Предшествующими дисциплинами, формирующими начальные знания, являются: Информатика, Информационные технологии, Программирование, Математическая логика и теория алгоритмов. В результате изучения дисциплины студент должен: Знать : общие принципы построения цифровой вычислительной техники; назначение и состав внешних устройств ЭВМ; основы языков ассемблер и командного интерпретатора. Уметь : использовать настройки BIOS и UEFI для запуска компьютера; определять состав аппаратных средств ЭВМ; форматировать блочные устройства ЭВМ; пользоваться индивидуальными хранилищами информации. Владеть : инструментальными средствами диагностики ЭВМ и периферийных устройств; навыками подключения компьютеров к сети ЭВМ. Содержание дисциплины ОС составляют следующие основные разделы учебного материала: Тема 1 . Назначение и виды вычислительной техники. Тема 2 . Общая архитектура ЭВМ. Тема 3 . Системные платы и чипсеты. Тема 4. Микропроцессоры. Тема 5 . Интерфейсная система ПК. Тема 6 . Основная память ПК. Тема 7 . Внешние запоминающие устройства. Тема 8 . Видеотерминальные устройства. Тема 9 . Внешние устройства ПК. Изучение дисциплины проводится в 3-м семестре общего плана обучения и в следующих объемах учебного материала: • лекции — 28 часов ; • лабораторные работы — 36 часов ; • самостоятельная работа — 80 часов .
5 Изучение дисциплины заканчивается в 3-м семестре и оценивается зачетом . Общее изучение дисциплины направлено на получение следующих компетенций, закрепленных учебным планом набора 2019 года:
| Код | |
| ОПК-6 | Способен разрабатывать бизнес-планы и технические задания на оснащение |
| отделов, лабораторий, офисов компьютерным и сетевым оборудованием. | |
| ОПК-7 | Способен участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов. |
| ОПК-9 | Способен осваивать методики использования программных средств для решения |
| практических задач. |
Изучаемая дисциплина обеспечена следующим учебным материалом: 1. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : Учебное пособие для вузов / В.Л. Бройдо. — 2-е изд. — СПб. : Питер, 2006. — 702[2] с. : ил. — (Учебник для вузов). — Библиогр.: с. 696-697. -Алф. указ.: с. 698-702. — ISBN 5-94723-634-6 (наличие в библиотеке ТУСУР — 30 экз.) 2. Орлов С. А., Цилькер Б. Я. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. 3-е изд. — СПб.: Питер, 2015. — 688 с.: ил. (Серия «Учебник для вузов»). — ISBN 978-5-496-01145-7 3. Информатика: базовый курс : учебник для вузов / О. А. Акулов, Н. В. Медведев. — 8-е изд., стереотип. — М. : Омега-Л, 2013. — 576 с (наличие в библиотеке ТУСУР — 50 экз.) 4. Резник В. Г. Вычислительная техника: Учебное пособие. — Томск: ТУСУР, 2019. 5. Резник В. Г. Вычислительная техника: Методические указания к лабораторным работам бакалавриата 09.03.01. — Томск: ТУСУР, 2019. 6. Учебный программный комплекс кафедры АСУ на базе ОС ArchLinux [Электронный ресурс]: Учебно-методическое пособие для студентов направления 09.03.01, Направление подготовки «Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем» / В. Г. Резник — 2016. 33 с. — Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/6238 (дата обращения: 28.06.2019).
1. Введение
1.1. Общие сведения о вычислительных системах, сетях и телекоммуникаций.
Компьютерные сети, называемые также «вычислительными сетями», или «сетями передачи данных», являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации – компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.
Вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями или проводами, р/каналами и оптическими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.
Хронологически первыми появились «глобальные сети». Они объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Традиционные глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от телефонных сетей. В основном они предназначены для передачи данных. В них часто используются уже существующие не очень качественные телефонные линии связи, что приводит к более низким, чем в локальных сетях, скоростям передачи данных и обеспечивает набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты.
Локальные сети сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя более простые методы передачи данных, чем в глобальных сетях, достичь высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме подключения «on-line».
В конце 80-х годов локальные и глобальные сети имели существенные отличия по протяженности и качеству линий связи, сложности методов передачи данных, скорости обмена данными, разнообразию услуг и масштабируемости. В дальнейшем в результате тесной интеграции локальных и глобальных сетей произошло взаимопроникновение соответствующих технологий.
Одним из проявления сближения локальных и глобальных сетей является появление сетей масштаба большого города, занимающих промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. Региональные или городские сети предназначены для обслуживания территории крупного города. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже более высокими, чем в традиционных локальных сетях. Они обеспечивают экономическое соединение локальных сетей между собой, а также выход в глобальные сети.
В настоящее время все большее распространение получили «корпоративные сети». Корпоративная сеть (Intranet) – это сеть на уровне компании, предприятия, главным назначением которой является поддержание работы этой компании, предприятия. Пользователями корпоративной сети являются только сотрудники данного предприятия.
Тенденция сближения различных типов сетей характерна не только для локальных и глобальных компьютерных сетей, но и для телекоммуникационных сетей других типов. К телекоммуникационным сетям, кроме компьютерных, относятся телефонные сети, радиосети и телевизионные сети. Во всех них в качестве ресурса, предоставляемого клиентам, выступает информация.
Телефонные сети оказывают «интерактивные услуги» (interactive services), так как два абонента, участвующие в разговоре (или несколько абонентов, если это конференция или циркулярная связь), попеременно проявляет активность.
Радиосети и телевизионные оказывают «широковещательные услуги» (broadcast service) – при этом информация распространяется только в одну сторону – из сети к абонентам, по схеме «один-ко-многим» (point-to-multipoint).
Конвергенция телекоммуникационных сетей идет по многим направлениям.
Прежде всего, наблюдается «сближение видов услуг», предоставляемых клиентам. Компьютерные сети изначально разрабатывались для передачи алфавитно-цифровой информации, которую часть называют просто данными (data), в результате у компьютерных сетей имеется и другое название- «сети передачи данных» (data network). Телефонные сети и радиосети созданы для передачи только голосовой информации, а телевизионные передают голос и изображение.
Первая попытка создания универсальной, так называемой «мультисервисной сети», способной оказывать различные услуги, в том числе услуги телефонии и передачи данных, привела к появлению технологии цифровых сетей с интегральными услугами – ISDN (Integrated Service Digital Network).
Технология сближения сетей происходит сегодня на основе цифровой передачи информации различного типа, метода коммутации пакетов и программирования услуг. Телефония уже давно сделала ряд шагов навстречу компьютерным сетям. Прежде всего, за счет представления голоса в цифровой форме, что делает принципиально возможным передачу телефонного и компьютерного трафика по одним и тем же цифровым каналам (телевидение также может сегодня передавать изображение в цифровой форме). Телефонные сети широко используют комбинацию методов коммутации каналов и пакетов.
Сегодня пакетные методы коммутации постепенно теснят традиционные для телефонных сетей методы коммутации каналов даже при передаче голоса. У этой тенденции есть достаточно очевидная причина – на основе коммутации пакетов можно более эффективно использовать пропускную способность каналов связи и коммутационного оборудования.
Однако, неверно было бы говорить, что методы коммуникации каналов морально устарели и у них нет будущего. На новом витке спирали развития они находят свое применение, но только в других формах. Так, их используют сверхскоростные магистрали DWDM (Dense Wave Division Multiplexing – технология спектрального – до 100 Гбит/с мультиплексирования), где коммутация происходит на уровне спектральных каналов.