11-20

11.   Локальные вычислительные сети. Виды топологий локальных вычислительных сетей.

Понятие локальная вычислительная сеть с английского LAN (Local Area Network) относится к географически ограниченным (территориальным или производственным) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникации.

Существует 2 вида ЛВС:

1)     одноранговые

2)     на основе выделенного сервера

В одноранговых ЛВС все ПЭВМ равноправны, т.е. нет иерархии ПЭВМ и выделенного сервера. В данном случае каждая ПЭВМ функционирует и как клиент и как сервер, т.е. нет ПЭВМ, ответственной за администрирование всей сети, в этом случае сами  пользователи решают какие данные на своем компьютере сделать общедоступными в сети.

Если к данной сети подключено более 10 пользователей, то производительность резко падает.

Во втором случае выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключаются функции клиент). Современные серверы ориентированы на быструю обработку запросов от клиентов, имеют средства администрирования и защиты информации

Сети на основе выделенных серверов стали промышленным стандартом.

Архитектура ЛВС

Кабель – для соединения компьютеров в сеть применяется 3 вида кабелей.

1)     коаксиальный кабель – имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и имеет скорость передачи, не превышающую 10Mbit/с.

Представляет собой центральную сигнальную шину, окруженную изоляцией и одним или несколькими слоями экранов. Главный недостаток: ограниченная пропускная способность и из-за этого не рекомендуется использовать кабель во вновь установленных сетях

2)     Витая пара – представляет пару скрученных проводов, образующих 1 сигнальную линию.

Скручивают кабель для того, чтобы уменьшить паразитную емкость кабеля, уменьшить внешнее излучение, уменьшить чувствительность к электромагнитным помехам

Кабели витой пары бывают 2 категорий: кабель 3-ей категории с передачей данных до 10Мбит/с и кабель 5-ой категории – до 100 Мбит/с.

3)     Оптоволоконный кабель – данный кабель содержит 1 или несколько ниток оптоволокна, каждая из которых заключена в несколько оболочек, обеспечивающих механическую прочность кабеля. Луч света распространяется по кабелю отражаясь от стен центрального волокна.

«+» – высокая пропускная способность до Гбайт/с, большая длина сетевых сегментов (участок кабеля без промежуточного оборудования), мерится в километрах. Незначительная чувствительность к электромагнитным помехам. Слабое излучение, т.е. не является источником помех.

«–» – более чувствительный к воздействию внешней среды (перепад температур, уровень радиации (затухание уровня сигнала)), трудность монтажа – требуется более высокая квалификация специалистов.

Достоинства локальной вычислительной сети

1.      Совместная работа со всеми документами и программами

2.      Упрощение документооборота: возможность просматривать, корректировать и комментировать документы не покидая своего рабочего места, не организовывая собрания и совещания, отнимающие много времени

3.      Сохранение и архивирование своей работы на сервере. В связи с этим неиспользование ценного пространства на своем жестком диске.

4.      Простой доступ к приложениям на сервере.

5.      Облегчение совместного доступа к дорогостоящим ресурсам, таким как принтеры, плоттеры, ризографы и т.п.

Интернет

Представляет огромную общедоступную глобальную сеть, соединяющую пользователей всего мира с хранилищами данных, изображений и звука.

Степень расширения 200% и играет большую роль в промышленных предприятиях. Поскольку Интернет – сеть коллективного пользования, то у нее нет серьезных средства защиты, которые встроены в большинство локальных и территориально распределенных сетей.

12.   Асинхронная и синхронная динамическая память микропроцессорных систем.

. Динамическая память современных ПЭВМ.

Ячейки динамической памяти представляют собой конденсатор способного в течение короткого промежутка времени сохранить электрический заряд, наличие которого можно ассоциировать с информационным битом, таким образом при записи логической единицы в ячейку памяти конденсатор заряжается, а при записи нуля разряжается. Если в течение длительного времени обращение к ячейке динамической памяти не происходит, то со временем конденсатор разряжается информация теряется. Поэтому процесс считывания сочетается с подзарядкой конденсатора (регенерация заряда) отсюда и название.

Достоинство:

1)    Высокая удельная плотность данных

2)    Низкое энергопотребление

Недостаток:

1)    Низкое быстродействие по сравнению со статической памятью.

Динамическая память используется в качестве оперативной памяти ЭВМ обозначается DRAM, а статическая SRAM для создания высокоэффективной КЭШ памяти микропроцессоров.                

Так как при считывании данных конденсатор разряжается через схему считывания если заряд конденсатора при этом нулевым, то на выходе схемы считывания устанавливаются единичные значения. Так как конденсатор разряжается, то его необходимо зарядить до прежнего значения. В связи с этим процесс считывания сочетается с подзарядкой конденсатора. Если в течениие длительного времени обращение к ячейке памяти не происходит, то со временем  за счет токов утечки конденсатор разряжается и информация теряется. Динамическая память используется в качестве оперативной памяти ЭВМ, а статическая в качестве высокоскоростной кэш-памяти. Микросхемы памяти организованы в виде квадратной матрицы причем пересечение столбца и строки задает одну из элементарных ее ячеек. Считывание адреса строки происходит когда на входы матрицы памяти подается стробирующий импульс RAS (Row Adress Strobe), а считывание столбца при подаче стробирующего импульса CAS (Column Adress Strobe). Считывание CAS всегда подается после RAS. Динамическую память можно разделить на 2 вида:

1) асинхронная

2) синхронная

   13.Назначение и функции Chipset.

Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других. Чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в сотовых телефонах.

Чаще всего чипсет современных материнских плат компьютеров состоит из двух основных микросхем (иногда объединяемых в один чип, т. н. системный контроллер-концентратор (англ. System Controller Hub, SCH):
контроллер-концентратор памяти (англ. Memory Controller Hub, MCH[1][2]) или северный мост (англ. northbridge) — обеспечивает взаимодействие ЦП с памятью. Соединяется с ЦП высокоскоростной шиной (FSB, HyperTransport или QPI). В современных ЦП (например Opteron, Itanium, Nehalem, UltraSPARC T1) контроллер памяти может быть интегрирован непосредственно в ЦП. В MCH некоторых чипсетов может интегрироваться графический процессор[3];
контроллер-концентратор ввода-вывода (англ. I/O Controller Hub, ICH[4]) или южный мост (англ. southbridge) — обеспечивает взаимодействие между ЦП и жестким диском, картами PCI, низкоскоростными интерфейсами PCI Express, интерфейсами IDE, SATA, USB и пр.

Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232, LPT, PS/2.

Существуют и чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъёма LGA 1156 функциональность северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор, и следовательно, чипсет для LGA 1156 состоит из одного южного моста, соединенного с процессором через шину DMI[5].

Создание полноценной вычислительной системы для персонального и домашнего компьютера на базе, состоящих из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура (см. историю вычислительной техники).
[править]
Чипсеты для современных x86-процессоров

В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованы фирмы-производители процессоров. Поэтому ведущими производителями процессоров (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы (так называемые англ. reference-чипсеты) специально для производителей материнских плат. После обкатки на таких чипсетах, выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии (а учитывая глобализацию мировых производителей, кросс-лицензии) выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат.

Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86:
Intel: (см. Список чипсетов Intel)
NVidia: (см. Список чипсетов NVidia )
ATI/AMD: (см. Список чипсетов ATI, после перекупки в 2006 году ATi вошла в состав Advanced Micro Devices; также см. Список чипсетов AMD)
Via: (см. Список чипсетов Via)
SiS: (см. Чипсеты SiS)

14.  Режимы адресации памяти микропроцессоров. Косвенные режимы адресации памяти микропроцессора. Привести примеры.

Режимы адресации памяти микропроцессоров.

1)    Прямой режим адресации памяти МП.

2)    Режим регистровой адресации памяти МП.

3)    Косвенная адресация памяти МП.

4)    Косвенная адресация со смещением.

5)    Базово-индексная адресация памяти.

6)    Адресация строк данных.

Прямая адресация.

Простейшим видом адресации является прямая т.к. она не использует ни каких регистров, адрес берётся непосредственно из поля смещения машинной команды.

Физический адрес вычисляется следующим образом:

Примеры:

1)    MOV AX,GAMMA; загрузить в AX GAMMA.

2)    ADD TEMP, BL; прибавить BL к переменной TEMP.

3)    MOV AX,TABLE; загружает содержимое ячейки памяти TABLE в регистр AX.

МП заполняет данные в памяти в обратном порядке т.е. старший байт слова следует за младшим.

При такой адресации в качестве исполнительно адреса выступает содержимое базового или индексного регистров.

Косвенная адресация.

Рассмотрим схему косвенной адресации.  

Достоинство косвенной адресации – возможность обращения к множеству различных ячеек памяти простым изменением содержимого базового и индексного регистров.

При косвенной адресации существует ряд ограничений

В командах jmp, call в качестве исполнит. адреса  может выступать содержимое следующих регистров: AX, BX, CX, DX, SI, DI, BP, SP.

ПРИМЕР №1

Пусть регистр OS = 14C50h;

                        SI = 28FFh.

По тексту программы MOV [SI], 10h

Запомнить 16-тирич. 10 в байте с адресом 28FFh текущего сегм-та данных с параграфом в DS.

Адрес из SI является исполнительным адресом операнда, но это логический адрес

ADD AX, [DI];  AX:=AX + DS[DI]

MOV [SI], CL;  DS[SI]:=CL

Jmp AX ;  перейти по адресу из AX

CALL BX; вызов процедуры по адресу из BX

15.Общие определения УЧПУ. Виды и схемы построения  УЧПУ.

Устройство ЧПУ – это устройство выдающее управляющее воздействие на исполнительные органы объекта в соответствии с управляющей программой, алгоритмами её обработки и информации о состоянии управляющего объекта.

В аппаратном УЧПУ алгоритмы обработки реализованы с помощью специальных электрических схем и не могут быть изменены.

В МП УЧПУ все алгоритмы обработки реализованы программно, существует возможность их изменения или замены.

Система УЧПУ – это совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств обеспечивающих УЧПУ объектом.

Различают несколько видов систем УЧПУ:

1)    Контурные УЧПУ – это управление, при котором перемещение рабочих органов объекта происходит по заданной траектории и с определённой контурной скоростью. Движение по заданной траектории предполагает интерполяцию, т.е. расчёт координат промежуточных точек движения органов объекта управления на плоскости или в пространстве.

2)    Позиционные УЧПУ – это управление, при котором целью является перемещение рабочих органов объекта к заданной точке, допускается движение одновременно вдоль нескольких осей координат объекта.

3)    Цикловые УЧПУ – это управление на основе симприорно составленной управляющей программы, основным содержанием которой является описание дискретного процесса из конечного множества законченных операций, с установлением для них отношения следования и параллелизма.

Можно выделить четыре класса взаимодействия УЧПУ с мехатронным оборудованием:

1)    Формообразование детали (геометрическая задача УЧПУ)

2)    Управление дискретной автоматикой оборудования (логическая задача УЧПУ)

3)    Управление рабочим процессом оборудования (технологическая задача УЧПУ)

4)    Взаимодействие с окружающей производственной средой (терминальная задача)
16. Структура и классы IP-адреса

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например: 128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса, 10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса. На рисунке 3.1 показана структура IP-адреса. Класс А

0

N сети

N узла

Класс В

1

0

N сети

N узла

Класс С

1

1

0

N сети

N узла

Класс D

1

1

1

0

адрес группы multicast

Класс Е

1

1

1

1

0

зарезервирован

Рис. 3.1. Структура IР-адреса

Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:

• Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 2¹⁶ , но не превышать 2²⁴.
• Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 2⁸ - 2¹⁶. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.
• Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 2⁸. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.
• Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.
• Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.

В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.

Класс	Наименьший адрес	Наибольший адрес
A	01.0.0	126.0.0.0
B	128.0.0.0	191.255.0.0
C	192.0.1.0.	223.255.255.0
D	224.0.0.0	239.255.255.255
E	240.0.0.0	247.255.255.255

 17.Режимы адресации памяти микропроцессоров. Адресация строк данных. Привести примеры.

В ассемблере предусмотрены спец-е машинные команды для работы со строкой данных

MOVS – переслать строку;

CMPS – сравнить строки;

LODS – записать строку;

SCAS – сканировать строку.

Вышеперечисленные команды не используют ранее рассматриваемые типы адресации.

Рассмотрим схему адресации строк данных.

Регистр SI – всегда указатель первого байта или слова строки-источника.

Регистр DI - --/--/-- строки-приемника.

Перемещаемый адрес, находящийся в регистре DI всегда относится к дополнительному сегменту данных (ES).

Рассмотрим характер изменения регистров SI и DI при выполнении машинной команды MOVS (string).

Если DF=0, то

SI=SI+1      DI=DI+1    (при передаче байта)

SI=SI+2      DI=DI+2    (при передаче слова)

DF=1

SI=SI-1       DI=DI-1     (—/— байта)

SI=SI-2       DI=DI-2     ( —/— слова)

В зависимости от обрабатываемых данных (байт или слово) при выполнении команды MOVS содержимое ячеек памяти, адресуемых регистром SI (относительно текущего сегмента данных из параграфа DS) передается в область памяти, адресуемых регистром DI (относительно дополнительного сегмента данных (ES))

При передаче байта MOVS B

   При передаче слова  MOVS W

Команда MOVS не изменяет значение флажка DF

Пример1. SI: 7500h   По этому адресу записано число 7500h: 0D0Ah

               DI: B800h

2-х байтовая ячейка памяти с адресом B800h содержит число B800h: 2020h

                CLD; DF=0

       MOVS W

После выполнения команды MOVS W в регистрах SI и DI будут записаны соответственно: 7502h и B802h, а  2-х байтовая ячейка памяти с адресом B800h будет содержать новое значение – 0D0Ah.

Рассмотрим пример команды LODS

         Схема операции:

         

По этой команде содержимое памяти по адресу находиться в регистре SI передается в регистр AL и AX в зависимости от типа данных(байт или слово).

         LODS B (передача данных)

         LODS W (передача слова)

Данная команда не имеет операндов и не воздействует на флаги.

Пример1.

 SI:B000h

B000h:41h

B001h:53h

AX:02Eh

CLD; DF=0

LODS W

После выполнения команды загрузки строки в регистрах AX и SI будут записаны следующие числа:AX:5341h, SI: B002h

18.   Внешние интерфейсы микропроцессорных систем.

Применяется в основном для подключения принтеров к компьютеру. Но существуют также LPT-сканеры, CD-ROM приводыи LPT-модемы. Поначалу скорость порта была невысокой (до 600 Кбит/с) ипорт обеспечивал передачу только в одном направлении (из компьютера). Но стандарт EPP (Enhanced Parallel Port) обеспечил двунаправленную передачу со скоростями до 2 Мбит/с и подключение до 64-х устройств. Последующий за ним стандарт ECP (Enhanced Communication Port) расширил количество подключаемых устройств до 128 и объявил стандарт на сжатие данных, благодаря чему реальная скорость увеличилась ещё больше. EPP стандарт был разработан фирмами Intel, Xircon и Zenith; ECP - Microsoft и Hewlett-Packard

1.2. Последовательный порт (COM-порт, RS-232)Обычно применяется для подключения мыши или внешнего модема. Стандарт на него был разработан в 1969 году. Скорость порта зависит от множества стандартов. Сейчас максимальная скорость передачи составляет 115 Кбит/с. Наиболее часто используются разъёмы Д-формы 15 и 25 - контактные.

1.3. IrDA порт (Infrared Data Association)Используется для подключения IR-мышей, клавиатур, принтеров находящихся на расстоянии до 2-х метров. Также посредством этого интерфейса можно связать два компьютера на столе или компьютер и PalmTop ("компьютер на ладони"). Скорость - до 115 КБит/с. По сути дела это обычный последовательный COM-порт со световой передачей данных.

1.4. Шина USB Данный разъём появился на компьютерах совсем недавно, хотя разработан был ещё в 1995 фирмами Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom. Прелести данного порта следующие:

  Скорость передачи 1,5 - 12 Мбит/с

  Максимальная длина шнура - 5 метров

  До 127 одновременно подключенных устройств

  Подключение устройств без выключения компьютера ("горячее" подключение)

  +5 вольт напряжения питания на шине

  Поддержка Plug&Play

1.5. Шина FireWire. Стандарт разработан фирмами Aplle Computers и Texas Instruments. Предназначается для создания домашних сетей. Скорость обмена данными до 400 Мбит/с. Как и USB, поддерживает "горячее" подключение. О разъёмах, сами понимаете, говорить бесполезно.

1.6. Шина SCSI. Данная шина не является чисто внешней, так как во многих компьютерах применяются SCSI-контроллеры в купе со SCSI-винчестерами, ZIP, Jazz или CD-приводами. К одному шнуру можно подключить до 7 (15 для SCSI-Wide) устройств. Длина кабеля до 25 метров. Скорость передачи данных опять же зависит от спецификации. Для UWSCSI онасоставляет 40 Мбайт/с. Вид разъёма зависит от предназначения (какие устройстванужно подключать).

19.Процедуры внутрисегментного вызова и возврата, использующие сегмент стека. Привести примеры.

Если физический адрес в ячейке памяти, содержащей команду CALL и начальная ячейка процедуры лежат внутри одного сегмента, то для передачи управления процедуре используется внутрисегментная команда CALL(атрибут NEAR).

Адрес возврата (адрес команды следующей за инструкцией CALL) загружается в текущий стек, определенный регистрами SS и SP.

Последней командой, выполненной перед выходом из процедуры д.б. команда RET, по кот. содержимое текущей вершины стека (является адресом возврата) считываются в регистр указатель команд IP. Тем самым происходит передача управления команде, следующей за инструкцией CALL.

Пример:

по адресу 0100 вызов процедуры 0200.

1)                       0100 CALL 0200

                          0103 RET <операнд>

                          …………………….

                          0200 CALL 0300

                          0203 RET

                          …………………….

                          0300 CALL 0400

                          0303 RET

                          …………………..

                          0400 RET

При прямом ходе выполнения данного фрагмента программы по адресу 0400 встречается инструкция RET. На обратном ходе происходит извлечение из стека адреса возврата = 0303 и SP увеличивается на слово указывая на новый адрес возврата (0203) и т.д.

Пример:

Push CX

Push DX

MOV DX,00

CALL 0300

INC DL

Pop DX

Pop CX

RET

20.Регистр флагов микропроцессора. Привести примеры.

Данный регистр является 16 разрядным и состоит из набора отдельных, статусных и управляющих битов, называемых флажками. Флажки объединены в 16 разрядный регистр для того, чтобы можно было сохранить состояние МП в памяти с последующим восстановлением из памяти. Однако чаще всего флажки используются независимо друг от друга. Всего в регистре 9 одноразрядных флажков, оставшиеся 7 бит не используются. Логически флажки делятся на 2 группы: 1) 6 статусных флажков отражающих результаты арифметических и логических операций, 2) 3 управляющих флажка изменяющих режим работы МП. 

I. 1) CF – флаг переноса при арифметических операциях с 8 разрядными числами (перенос единицы из четырех младших битов в старшие и наоборот.). Если CF = 1, то такай заем произошел.

2) AF – флаг индикации переноса при операциях с 16 разрядными числами. Данный флаг делает возможное сложение и вычитание чисел, занимающих больше 16 бит. Этот флажок часто используется для установки бита в байте.

3) OF – флаг переполнения. Если OF = 1 , то произошло арифметическое переполнение, т.е. выход результата за пределы допустимого значения. МП поддерживает специальную команду прерывания (INTO), которая в данной ситуации генерирует программное прерывание.

4) SF – данный флажок показывает знак результата арифметической операции. Если SF = 1, то результат отрицательный, а если нулю то результат положительный.

5) PF – флаг паритета, устанавливается в единицу если результат операции содержит четное число двойных единиц (например, для контроля правильности передачи данных ).

6) ZF – нулевой флаг. ZF = 1, если результат операции нулевой.

II 1)DF – флаг направления. Определяет порядок обработки строк данных. Если DF = 0, то строка обрабатывается в прямом направлении, т.е. от меньших адресов к большим. Если DF = 1, то строка обрабатывается в обратном направлении.

2) IF – флаг прерывания, определяющий реакцию МП на запросы внешних маскируемых прерываний по входу INT. Если IF = 0, то запросы прерываний по входу INT МП игнорируются. Если IF = 1, то МП обрабатывает запросы по входу INT.

3) TF – используется для осуществления пошаговой отладки программы. Если TF = 1, то разрешение пошаговой отладки.

Есть некоторые нюансы :

1         STO – идет без операндов и устанавливает DF = 1

   CLO ® DF = 0

2 STI ® IF=1

   CLI ® IF=0

3 STC ® CF=1

   CLC ® CF=0

Очень часто приходится сохранять содержимое всего регистра флагов, в этом случаи: сохранение регистра флагов в сегменте стека – push F, восстановление – pop F, переслать в регистр AH младший байт регистра флагов – LAHF, считать из регистра AH – SAHF.