Лабораторная работа архитектура вычислительной машины

Лаб_ВМСиС. Вычислительные машины, системы и сети

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»
Кафедра «Робототехника и автоматизация производства»

сборник методических указаний

к лабораторным работам

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ

Направление подготовки: 220400 «Мехатроника и робототехника»

Специальность: 220402 «Роботы и робототехнические системы»

Методические указания к лабораторным работам составлены доцент, к.т.н. Шмелев В.В. и обсуждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,

протокол №___ от «___»____________ 201 г.

Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин

Методические указания к лабораторным работам пересмотрены и утверждены на заседании кафедры робототехники и автоматизации производства факультета кибернетики,

протокол №___ от «___»____________ 20___ г.

Зав. кафедрой________________Е.В. Ларкин

Лабораторная работа № 1. Классификация ЭВМ и архитектура вычислительных систем 4

2.1 Классификация ЭВМ 4

Лабораторная работа № 2. Состав и устройство персонального компьютера 9

2.1 Структура персонального компьютера 9

Основные устройства ПК 16

Лабораторная работа № 3.Запоминающие устройства персонального компьютера 29

2.1 Запоминающие устройства 29

Лабораторная работа № 4. Внешние устройства ПК 59

Лабораторная работа № 5. Локальные вычислительные сети 79

2.1 Локальные вычислительные сети 79

Лабораторная работа № 6. Программное, информационное и техническое обеспечение сетей 91

2.1. Программное и информационное обеспечение сетей 92

2.2 Основные принципы построения компьютерных сетей 93

2.3. Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей 105

Объектом изучения является программное, информационное и техническое обеспечение сетей 123

2. Изучить программное, информационное и техническое обеспечение сетей 123

Лабораторная работа № 7. Глобальная информационная сеть Интернет 124

2. Основы теории 124

2.1 Глобальная информационная сеть Интернет 124

Лабораторная работа № 8. Система коммуникаций 134

1. Цель и задачи работы 134

2. Основы теории 134

2.1. Системы ТЕЛЕКОММУНИКАЦИй 134

Системы передачи документированной информации 147

Лабораторная работа № 1. Классификация ЭВМ и архитектура вычислительных систем

1. Цель и задачи работы.

В результате выполнения данной работы студенты должны

знать классификацию ЭВМ и архитектуру вычислительных систем

2.1 Классификация ЭВМ

ЭВМ – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения различных задач.

По принципу действия ВМ: аналоговые, цифровые и гибридные.

Аналоговые, или ВМ непрерывного действия, работают с информацией представленной в непрерывной (аналоговой форме), т.е. в виде непрерывного потока значений какой-либо физической величины (чаще всего напряжения электрического тока)

АВМ просты и удобны в эксплуатации. Скорость решения задач регулируется оператором и может быть очень высокой, но точность вычислений очень низкая. На подобных машинах эффективно решаются задачи дифференциального исчисления, не требующие сложной логики.

Цифровые, или ВМ дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой форме.

Гибридные, или ВМ комбинированного действия сочетают в себе возможности работы как с цифровой, так и с аналоговой информацией. Обычно применяются в автоматизации задач управления техническими и технологическим процессами.

В экономике и повседневной деятельности получили широкое распространение ЦЭВМ, чаще называемы просто ЭВМ или компьютерами.

Каждое последующее поколение превышает производительность системы и емкость запоминающих устройств более чем на порядок.
По назначению принято выделять универсальные компьютеры, проблемно-ориентированные и специализированные.

Универсальные предназначены для решения широкого круга инженерно-технических, экономических, математических и др. задач, для которых характерны большие объемы обработки данных и сложность алгоритмов.

Проблемно-ориентированные предназначены для решения более узкого круга задач, связанных с управлением технологическими процессами (объектами), с регистрацией, накоплением и переработкой относительно небольших объемов данных, выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Они включают ограниченные по своим возможностям аппаратные и программные ресурсы.

Специализированные предназначены для решения специфических задач по управлению работой технических устройств (агрегатов). Это могут быть контроллеры – процессоры, управляющие работой отдельных узлов вычислительной системы.
По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить на сверхбольшие (суперЭВМ, суперкомпьютеры), большие, малые и сверхмалые (микроЭВМ, микрокомпьютеры).

Сравнительная характеристика классов компьютеров

2.2 Архитектура вычислительных систем

Источник

ЛР№2 РАБОТА С ОПЕРАЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ И АРХИТЕКТУРА ЭВМ

«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

РАБОТА С ОПЕРАЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ И АРХИТЕКТУРА ЭВМ

Время выполнения – 4 часа.

Цель работы

Приобрести практические навыки овладением операционных систем Windows и MS DOS, файловыми оболочками (Windows Commander, Volkov Commander, FAR), и ознакомиться с принципами построения архитектуры ЭВМ.

Задачи лабораторной работы

После выполнения работы ученик должен уметь:

хорошо ориентироваться в интерфейсе ОС Windows XP;

работать с папками и файлами в ОС Windows и MS DOS;

работать с папками и файлами в файловых оболочках Windows Commander (WC), Volkov Commander(VC) или FAR;

ориентироваться в локальной сети;

работать со стандартными приложениями OC Windows XP;

правильно писать командную строку OC MS DOS;

ориентироваться в наиболее общих принципах построения вычислительных систем.

Перечень обеспечивающих средств

Для обеспечения выполнения работы необходимо иметь компьютер со следующим математическим обеспечением: операционная система семейства Windows, эмулятор MS DOS, одну из файловых оболочек WC, VC, или FAR.

Общие теоретические сведения

Основные принципы работы в операционной системе Windows

В оболочке Windows различают следующие объекты: значок – это рисунок, обозначающий программу, дисковый накопитель, файл, папку или другой объект; папка – место для хранения файлов и других папок; файл – программа или документ, хранящийся на диске; окно – прямоугольный область экрана, представляющий открытую программу или содержимое файла или папки; ярлык – значок, связанный с файлом или папкой; буфер обмена – механизм интеграции результатов работы различных Windows— приложений путем выполнения операций переноса, копирования и вставки данных.

Блокнот предназначен для создания и редактирования текстовых файлов, не требующих форматирования. Блокнот работает только с файлами в формате ASCII (простой текст). Если файл требует форматирования текста, следует использовать текстовый редактор WordPad.

Графический редактор Paint относится к растровым редакторам и предназначен для создания, изменения и просмотра рисунков.

Пункт » Документы » Главного меню позволяет мгновенно вернуться к работе с любым из последних открытых документов.

Окно в системе Windows может быть представлено тремя видами:

стандартное, характеризующееся подвижными границами;

развернутое, характеризующееся неподвижными границами;

пиктограммное – в виде значка (ярлыка).

Проводник – это служебная программа, предназначенная для просмотра содержимого компьютера и сетевых дисков, представленного в виде иерархической структуры.

Буфер обмена используется как механизм интеграции результатов работы различных Windows-приложений путем выполнения операций переноса, копирования и вставки данных.

Основные команды MS DOS

Создание текстовых файлов:

copy con (дисковод:) (\ путь\) имя_файла

После ввода команды построчно вводится текст, в конце каждой строки нажимается клавиша Enter, а после ввода последней строки – клавиши F6 и затем Enter. Команда выведет сообщение: «1 file(s) copied» (один файл скопирован) и на диске появится файл с указанным в команде именем.

del (дисковод:) (\ путь\) имя_файла

Перед удалением файла выводится имя файла и запрос «Delete (Y/N)?». При нажатии клавиши Y файл будет удалён, при нажатии N удаление отменяется.

ren (дисковод:)(\ путь\) имя_файла _1 имя_файла _2

В результате выполнения команды имя файла_1 заменяется именем файла_2. Эта команда не обрабатывает файлы с атрибутом «скрытый».

copy (дисковод:)(\путь\) имя_файла _1 (дисковод:) (\ путь\) имя_файла _2

В результате выполнения команды файл 1 копируется на место файла 2. Если файл с таким же именем, как у копии, уже существует, то он замещается без каких-либо предупреждений. Файлы с атрибутом «скрытый» не копируются. В этой команде вместо имён файлов можно использовать обозначения устройств MS DOS (клавиатуры, монитора, принтера). Если эта команда используется для объединения содержимого нескольких файлов, то вместо параметра имя файла_1 перечисляются через знак «+» имена объединяемых файлов, а затем имя файла, в которое копируется содержимое объединяемых файлов.

Вывод файла на экран:

type (дисковод:) (\ путь\) имя_файла

Команда смены текущего дисковода:

имя дисковода и двоеточие (например, d: )

Изменение текущего каталога:

cd (дисковод:) (\ путь\) имя_каталога

dir (дисковод:) (\ путь\) (имя файла) (параметры)

Если имя файла не задано, то выводится всё оглавление каталога. Управление выводом сведений о каталоге осуществляется с помощью многочисленных параметров команды (например, /Р – по-экранный вывод оглавления с паузами при заполнении экрана).

md (дисковод:) (\ путь\) имя_каталога

Удаление пустого каталога:

rmdir (дисковод:) (\путь\) имя_каталoга

Удаление каталога со всем содержимым:

rmdir / S (дисковод:) (\путь\) имя_каталoга

Если параметр /Q не указан, то выдаётся запрос на подтверждение удаления каталога, иначе – удаление выполняется без запросов.

ren имя_каталога новое_имя_каталога

У старого имени можно указать диск и путь и тем самым переименовывать не только подкаталоги текущего каталога, но и других каталогов.

tree (дисковод:) (\ путь\)

Графическое отображение структуры папок заданного диска или заданной папки.

Выводит справочную информацию о доступных внешних командах

Вызов справки по конкретной команде:

help имя_команды (например, help copy )

Выводит справочную информацию об определенной команде.

Адрес файла (или полное имя файла) состоит из имени дисковода, пути к каталогу, в котором находится файл, и имени файла, разделённых символом

А: primer.doc – здесь файл primer.doc находится в текущем каталоге диска на дисководе A:;

А: \ primer.doc – здесь файл primer.doc находится в корневом каталоге диска на дисководе А:;

PRIM\ primer.doc – здесь файл primer.doc находится в подкаталоге PRIM

текущего каталога и текущего диска.

Основные команды файловых оболочек

Запуск VC (FAR или WC) в среде Windows осуществляется двойным щелчком на соответствующей иконке на рабочем столе.

– запуск выделенного файла типа *.bat, *.com, *.ехе или переход в выделенный каталог;

– активизировать другую панель;

INSERT >– пометить файл;

– пометить группу файлов;

+ – убрать / показать панели (только для NC);

+ – убрать / показать справочную информацию о текущем диске;

+ – назначить диск левой панели;

+ – назначить диск правой панели;

– копирование файла (группы файлов);

– переименование/перемещение файла (группы файлов);

– удаление файла (группы файлов или каталога);

– отказ от выполнения.

Команды редактора (только NC):

– справка по редактору;

– сохранить файл на диск;

Ctrl> + Y >– удаление строки;

– переход на новую строку;

– отказ от сохранения файла на диске.

Некоторые полезные действия:

назначение дисковода для левой (правой) панели: Alt> + F 1> ( Alt> + F 2>);

изменить текущий каталог: клавиши управления курсором и

создать каталог: F 7>, набрать имя, затем ENTER >;

удалить пустой каталог: F 8>, затем ENTER >;

установить в правой панели путь, по которому требуется произвести копирование: выполнить пункт а), затем б);

перевести поле курсора в левую панель – ТАВ >;

установить в левой панели путь, по которому расположен копируемый файл: выполнить пункт а), затем б);

установить поле курсора на копируемый файл, используя клавиши управления курсором;

скопировать файл: F 5>, затем ENTER >.

просмотреть содержимое файла: ;

Краткие сведения об архитектуре ЭВМ

Под архитектурой ЭВМ понимают наиболее общие принципы построения вычислительных систем, реализующие программное управление работой и взаимодействие основных функциональных узлов.

К архитектуре относят:

структуру памяти ЭВМ;

способы доступа к памяти и внешним устройствам;

возможности изменения конфигурации компьютера;

Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в работе Дж. Фон Неймана, Г. Голдстейга и А. Беркса в 1946 г., и известны как «принципы фон Неймана». Они таковы:

использование двоичной системы представления данных;

принцип хранимой программы;

принцип последовательного выполнения операций;

принцип произвольного доступа к ячейкам оперативной памяти.

В ходе эволюции ЭВМ, с созданием микропроцессоров, с появлением интеллектуальных контролеров совершен переход к шинной архитектуре ЭВМ. Процессор перестал быть центром конструкции, стало возможным реализовывать прямые связи между устройствами.

Важную роль стали играть средства сетеобразования. Радикально увеличилась номенклатура и возможности периферийных устройств накопления, ввода и вывода информации.

С дополнительным теоретическим материалом можно ознакомиться в литературе [2, 7, 8].

Задание №1

Выполнить работу с интерфейсом Windows, с папками и файлами, с сетью, с главным меню системы Windows, со стандартными приложениями Windows, с проводником.

Технология выполнения работы

Работа с интерфейсом Windows

Измените размеры значков, расположенных на Рабочем столе, а также шрифты надписей значков. Для этого щелкните правой кнопкой мыши на свободном месте Рабочего стола и в появившемся меню выберите Свойства.

Создайте фоновый узор под названием Колизей. Для этого щелкните правой кнопкой мыши на свободном месте Рабочего стола и в появившемся меню выберите Свойства\Экран.

Скорректируйте настройку времени. Установите дату на вашем компьютере 2020 год, 1 сентября, 10 часов утра. После этого установите сегодняшнюю дату и точное время.

Работа с папками и файлами

Создайте ярлык программы Калькулятора в своей рабочей папке . Ярлык

Посмотрите, что находится на диске С: вашего компьютера и определите емкость жесткого диска С:. Для этого в окне Мой компьютер выделите диск С:, щелкните правой кнопкой мыши и выберите Свойства.

Определите оперативную память вашего компьютера. Для этого следует в окне Мой компьютер щелкнуть правой кнопкой мыши и выбрать меню Свойства.

Определите доступный объем на диске D.

Определите количество компьютеров в сети. Для этого дважды щелкните на значке Сетевое окружение. Для просмотра других компьютеров нужно щелкнуть значок Вся сеть и дважды щелкнуть значок папки, к которой требуется получить доступ, если таковой имеется.

Работа с главным меню системы Windows

Откройте Главное меню нажатием кнопки Пуск и ознакомьтесь с его содержанием.

Измените шрифт и цвет букв Главного меню, вызвав в контекстном

Работа со стандартными приложениями Windows

Напишите в Блокноте свои реквизиты: Ф.И.О., институт, курс, факультет, группу. Сохраните файл под своей командой Файл\Сохранить, ввести имя файла в поле Имя файла, а в поле Папка выбрать соответствующую папку.

Наберите в программе WordPad произвольный текст. Поменяйте местами абзацы набранного текста. Для этого выделите первый абзац, нажмите

правую кнопку и выберите пункт Копировать, далее поместите курсор в конец второго абзаца, нажмите правую кнопку и выберите пункт Вставить. Увеличьте размер шрифта заголовка набранного текста. Для этого выделите заголовок текста. Выберите в меню Формат\Шрифт начертание шрифта Обычный, и размер более крупный. Сохраните набранный.

Вычислить на Калькуляторе :

sin(1873 · n), где n – номер варианта.

Работа с проводником

Отсортируйте значки в папке Рабочий стол с помощью

Выполните следующее задание.

Открыть папку своей группы.

Создать в этой папке свою личную папку с произвольным именем, если она не была создана ранее (в дальнейшем будем называть ее рабочей).

В рабочей папке создать дерево каталогов по заданному варианту

Скопировать файл f1 методом Drag & Drop.

Файл f2 переместить с помощью горизонтального меню.

Файл f3 скопировать с помощью контекстного меню.

Файл f4 переместить с помощью панели инструментов.

Примечание: в пунктах 5, 6, 7 и 8 файлы копировать и перемещать в корневую папку.

Отыскать файл f2 в корзине и восстановить его.

Переименовать все файлы разными средствами с именами соответственно f11, f12, f13, f14.

Папки закрыть. Выйти из Проводника.

Снова открыть Проводник.

Файлы f11, f12, f13, f14 расположить так, как были расположены файлы f1, f2, f3, f4 в соответствии с заданным вариантом.

Создать ярлык на папку КАТ2.

Нарисовать в тетради результирующую схему. Показать ее преподавателю и продемонстрировать на ПК выполнение команд.

Очистить папку своей группы.

Задание № 2

По условию (таблица № 1), используя только команды MS DOS,

выполнить задание двумя способами:

выполнить команды (табл. № 1) непосредственно в командной строке

создать командный файл, содержащий команды (табл. № 1) и запустить его на выполнение.

Оформить отчет, содержащий:

условие задания (табл. № 1);

исходную схему варианта (табл. № 2);

распечатку командного файла, содержащего команды MS DOS;

Технология выполнения работы

Для выполнения задания необходимо открыть два окна: окно Проводника

и окно MS DOS. Для этого можно выполнить следующие действия:

загрузить эмулятор MS DOS по команде

В окне MS DOS будет непосредственно выполняться задание (табл. №1).

Поочередно в командной строке MS DOS запускать указанные в таблице № 1 команды для выполнения.

Нарисовать результирующую схему и показать ее преподавателю.

Продемонстрировать преподавателю команды на ПК.

Закрыть окно MS DOS.

В окне Проводника почистить рабочую главную папку.

Нарисовать результирующую схему (схемы, полученные I и II

способом, должны совпасть).

Продемонстрировать преподавателю работу командного файла на

Закрыть окно MS DOS.

В окне Проводника почистить рабочую текущую папку.

Задание № 3

По условию (таблица № 1), используя только команды VC (WC или FAR)

выполнить задание для своего варианта (таблица № 2).

Технология выполнения работы

Для выполнения необходимо открыть окно одной из файловых оболочек VC (WC или FAR). Сделать текущей рабочую папку (далее будем называть ее рабочей главной папкой), в которой будет формироваться схема (табл. № 2) и выполняться команды (табл. № 1).

Поочередно в файловой оболочке запускать указанные в таблице № 1

команды для выполнения.

Нарисовать результирующую схему и показать ее преподавателю

(схемы, полученные в задании № 1 и в задании № 2, должны совпасть).

Продемонстрировать преподавателю команды на ПК. Закрыть окно файловой оболочки.

В окне Проводника почистить рабочую текущую папку.

Команды для выполнения к заданию № 2 и № 3

Перейти в рабочий главный каталог.

В этой папке сформировать дерево каталогов по схеме заданного варианта (табл. № 2).

Создать текстовые файлы по схеме заданного варианта (табл.

№ 2). В файлы поместить любую информацию.

Вывести оглавление главного каталога, оглавления всех остальных каталогов.

Скопировать файл f2 под именем f1dos в каталог, который содержит файл f3.

Вывести оглавление каталога, в котором содержится файл f1dos.

Переименовать файл f1 в файл под именем f1file.

Переместить файл f1file в главный каталог.

Удалить каталог КАТ2.

Вывести оглавление главного каталога и оглавления всех остальных каталогов.

Варианты исходных данных к заданию № 2 и № 3

Таблица 1

Источник