КОМПЮТЪРНИ СИСТЕМИ И МРЕЖИ





СТАНИМИР СТОЯНОВ СТАНЕВ
ПИТЪР АЛЪН СМИТ
ФЕЛИКС ЗАХАРИЕВ ИВАНОВ






КОМПЮТЪРНИ СИСТЕМИ И
МРЕЖИ






Шумен, 2002






Учебникът е предназначен за студентите от специалностите
"Математика", "Математика и информатика", "Педагогика на
обучението по труд и технологии" и "Физика" от Шуменския
университет, изучаващи дисциплините "Компютърни системи
и мрежи" и "Компютърни технологии". Той може с успех да
се използва и от студентите от останалите специалности в
Университета и от всички желаещи да се запознаят с основите
на работата на компютрите и компютърните мрежи, които са
базата на съвременните информационни технологии.
Цитираните в текста фирмени и търговски названия и марки
са собственост на съответните фирми и в книгата са включени
само като учебни примери.



Научен редактор: доц. д-р инж. Георги Тодоров
Рецензенти: доц. д-р инж. Маргарита Тодорова
доц. д-р инж. Валентин Вичев







© Станимир Стоянов Станев, Питър Алън Смит, Феликс Захариев Иванов
aвтори, 2002
© Университетско издателство “Епископ Константин Преславски”, 2002

ISBN 954-577-120-8




СЪДЪРЖАНИЕ


Предговор стр. 5
ГЛАВА 1. За компютърните системи стр. 7
1.1 Въведение стр. 7
1.2 Функции и класификация на операционните системи стр. 14
1.3 Компютърна архитектура стр. 16
1.4 Представяне и обработка на данните в компютрите стр. 21
1.5 Организация на персоналния компютър стр. 27
1.6 Операционни системи за РС съвместими персонални компютри стр. 36
1.7 Процесори и машинна програма стр. 43
1.8 Вътрешна памет на компютъра стр. 52
1.9 Входно-изходна система и периферни устойства стр. 60
1.10 Външни запомнящи устройства и файлови системи стр. 69
ГЛАВА 2. За компютърните мрежи и комуникации стр. 90
2.1 Общи положения стр. 90
2.2 Сигнали и канали стр. 100
2.3 Преобразуване и кодиране на сигнали стр. 109
2.4 Локални компютърни мрежи стр. 122
2.5 За глобалните компютърни мрежи и Internet стр. 141
2.6 Операционна система UNIX стр. 155
Приложение А  Кратки исторически бележки по развитието на
компютрите стр. 170
Приложение B  Необходими сведения от аритметичните и
логическите основи на функциониране на компютрите стр. 175
Приложение C  За техническата база на компютрите и понятието
"поколения" стр. 181
Приложение D – Високопроизводителни компютри стр. 185
Приложение E  ASCII-кодова таблица стр. 193
Приложение F  Примерен тест по КМС стр. 194
Литература стр. 198





Предговор

През шестдесетте години на миналия век, 160 години след началото
на първата в историята на човечеството индустриална ера, поставено във
Великобритания, започна втората, наречена информационна. За нея е
характерна коренна промяна на работните процеси и деловите дейности,
основаваща се на всеобщо внедряване на информационните технологии
(ИТ) и възникването на така нареченото “информационно общество”. Сега
ИТ са ключ към успеха във всички човешки дейности. Те се основават на
компютрите и съвременните телекомуникационни средства за предаване на
данни, програмното осигуряване, базите от данни, компютърните мрежи и
други свързани с тях компоненти. ИТ се използват за изграждане на
информационни системи, които служат на потребителите за постигане на
високи резултати във всички дейности.
Настоящият учебник представлява въведение в базата на
информационните технологии – компютърните системи и мрежи. Той е
предназначен основно за студентите от специалностите “Математика и
информатика”, “Физика”, “Математика”, "Педагогика на обучението по
труд и технологии" и “Икономика”, обучаващи се в Шуменския
университет, но може с успех да се използва и от студенти от други
специалности, изучаващи различни компоненти на информационните
технологии.
В първа глава са дадени основните понятия в компютърните
системи. За разлика от други учебници, изхождайки от подготовката на
студентите и целта на курса, заедно с апаратурата, се разглеждат и
операционните системи (OC), като главна част на компютърните системи.
Kнигата не е справочник по изучаване на отделните команди и работата с
ОС за персоналните компютри, за което има много ръководства и книги.
Във втора глава са разгледани най-важните понятия от компютърните
комуникации и мрежи. За разлика от учебното съдържание в първа глава,
тук някои от проблемите са разгледани по- подробно, поради липса на
достатъчно учебни пособия на български език по тази тематика. В
приложение са изведени редица информационни модули. Те са
предназначени за справка на студенти, които не са запознати с такива
учебни въпроси, като бройни системи, елементна база на компютрите и
други. За желаещите да ги ползват, в основния текст са направени
препратки към приложенията.
В учебника са разгледани само принципните основи на
функционирането на компютрите, които остават сравнително неизменни
във времето, за разлика от бързата промяна на елементната база и софтуера


на поколенията компютри, които не се изучават в лекциите, а са
предвидени като модули за изучаване в семинарните и лабораторни
упражнения по съответните учебни дисциплини.
Авторите считат, че по този начин се постига по-голяма логика и
стегнатост на основното изложение. Разбира се, съществуват много
варианти на поднасянето на подобен учебен материал. В представения в
настоящата книга вид той отговаря на изискванията на учебните програми
за първоначалното обучение на студентите по компютърни системи и
мрежи в Шуменския университет и в Университета на Гринуич.
Този учебник е резултат от дългогодишния опит на авторите при
обучението на студенти в тази област – както на бъдещи инженери в
областта на компютърните науки, така и на информатици. Доц. д-р. инж.
Станимир Станев е преподавател в Шуменския университет “Еп.
Константин Преславски”, бил е дългогодишен лектор във ВВУАПВО
“Панайот Волов”. Питър Смит е основен лектор по компютърни системи и
мрежи в Школата по математика и компютри на Университета на Гринуич
– Лондон. Феликс Иванов е преподавател по компютърни архитектури и
компютърни мрежи във ВВУАПВО “Панайот Волов”.
Глава 1 и приложенията са написани от доц. Станимир Станев и
Феликс Иванов. Глава 2 е написана от доц. Станев и Питър Смит с
участието на Феликс Иванов, на базата на втората част от лекционния курс
"Computer Systems and Networking", преподаван в Гринуичкия
Университет. Общата редакция е направена от доц. д-р Станимир Станев.
Цитираните в текста фирмени и търговски названия и марки са
собственост на съответните фирми и в книгата са включени само като
учебни примери.
Авторите ще бъдат благодарни за всички бележки по изложението в
този учебник. Те могат да бъдат изпращани на следните адреси:

s.stanev@shu-bg.net
P.A.Smith@gre.ac.uk
felix@pv-ma.bg.


ГЛАВА 1. ЗА КОМПЮТЪРНИТЕ СИСТЕМИ


1.1 Въведение

1.1.1 Състав на компютъра

В общия случай под информация се разбират знания или сведения за
обекти, явления, събития и процеси от реалния свят. Необходимо е да се
направи по-точно разграничение между понятията информация, данни и
знание.
Данните са "сурови" цифрови факти. Те могат да се разглеждат като
стойности на величини. Данните са систематизирано представяне на
информацията във вид удобен за обработка или предаване на разстояние.
Информацията е организирана, смислена и полезна интерпретация
на данните за обект или явление от света. Знанието е осъзната и разбрана
съвкупност от информация за даден обект, явление или събитие. То е ключ
към доброто решение на даден проблем. Важно е да се използва нужната
информация точно и на време.
Понятието "система" представлява съвкупност от елементи,
работещи заедно в определена среда за постигане на дадена цел.
Информационната система е система, чрез която данните и информацията
се обработват и предават от един потребител към друг, или от една
организация към друга. Тази система е предназначена да осигури
оптималното решаване на конкретен проблем. Всяка информационна
система има входна подсистема, обработваща подсистема, изходна
подсистема, средства за обратна връзка и управление. При
информационните процеси в такава система се поражда, предава или
преобразува информация или нейни представяния.
Информационните технологии се базират на компютрите и
модерните технически устройства за предаване на данни, програмното
осигуряване, базите от данни, компютърните мрежи и други, свързани с
тях, компоненти. Като едни от най-динамично развиващите се направления
в съвременния свят, те се използват за изграждане на информационни
системи, използвани от потребителите за постигане на техните
производствени, управленчески,, стопански и други цели.
Съвременните компютри са електронни автоматични устройства,
работещи на принципа на програмното управление. Те преобразуват данни
(цифрови факти) в информация (организирана използваема форма). При
това изпълняват функциите аритметична обработка, сравнение и
съхраняване на данни.


До средата на 80-те години у нас вместо термина "компютър" се
използваше съкращението ЕИМ (електронно-изчислителна машина).
За разлика от останалите изобретени от човека машини, компютрите
увеличават не неговата физическа, а интелектуална мощ. Компютрите се
използват главно за обработка на данни, управление, проектиране и др.
Началото на развитието на изчислителните устройства може да бъде
отнесено още в XVII век. Редица известни математици (Паскал, Лайбниц,
Непер) са създавали различни сметачни машини за облекчаване труда на
изчислителя. Самото развитие на техниката предизвиква необходимост от
усъвършенстване на изчислителните методи, а освен това и осигурява нови
средства за създаване на по-съвършени компютри.
Много изтъкнати учени имат своя принос в усъвършенстването на
най-крупното изобретение на XX век - автоматичния електронен цифров
компютър. Истината по авторството на съвременния компютър
възтържествува през 1973 година. С решение на Федералния съд на САЩ
(щат Минесота) бе доказано, че Джон Екърт и Джон Мочли, патентовали
през 1945 година цифровата електронно-изчислителна машина ENIAC,
некоректно са заимствали устройството и цялата идея за компютъра от д-р
Джон Винсент Атанасов (от български произход). През 1939 година Джон
Атанасов, тогава професор по физика в университета на Айова и Клифърд
Бери построяват първият в света електронен цифров компютър АВС
(Atanasoff-Berry-Computer) с общо предназначение за реш