РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем
рабочая программа по теме

Опубликовано 11.01.2014 - 13:23 - Демидов Анатолий Николаевич

Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальности (специальностям) среднего профессионального образования (далее - СПО) 230401 Информационные системы (по отраслям), 230400 Информационные системы и технологии

Скачать:

ВложениеРазмер
Файл programma_arkhitektura_2013.docx64.13 КБ

Предварительный просмотр:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУЛЕБАКСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Рассмотрено и утверждено на заседании                        УТВЕРЖДАЮ

методического совета                                        Зам.директора по СПО

ГБОУ СПО «КМК»                                        _________Белова Н.Б.

Протокол №____ от «____»__________ 20__ г.                        «___»__________ 20__г.

Рабочая ПРОГРАММа УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем

Кулебаки

2013.г.

Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальности (специальностям) среднего профессионального образования (далее - СПО) 230401 Информационные системы (по отраслям), 230400 Информационные системы и технологии.

Организация-разработчик: ГБОУ СПО «Кулебакский металлургический колледж»

Разработчик:

Демидов Анатолий Николаевич , преподаватель ГБОУ СПО КМК

Ф.И.О., ученая степень, звание, должность

©

©

©

©

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

  1. ПАСПОРТ Рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4

  1. СТРУКТУРА и ПРИМЕРНОЕ содержание УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

5

  1. условия реализации  учебной дисциплины

12

  1. Контроль и оценка результатов Освоения учебной дисциплины

14

1. паспорт рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем

1.1. Область применения рабочей программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности (специальностям) СПО 230401 Информационные системы (по отраслям).

1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в общепрофессиональный цикл (П.00, ОП01).

1.3. Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения учебной дисциплины:

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

  • с помощью программных средств организовывать управление ресурсами вычислительных систем;
  • осуществлять поддержку функционирования информационных систем;

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

  • построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности;
  • принципы работы основных логических блоков систем;
  • классификацию вычислительных платформ и архитектур;
  • параллелизм и конвейеризацию вычислений;
  • основные конструктивные элементы средств вычислительной техники, функционирование, программно-аппаратная совместимость

1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение примерной программы учебной дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося  151 час, в том числе:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 101 час;

самостоятельной работы обучающегося 50 часов.

2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Объем часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

151

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

101

в том числе:

     практические занятия

30

Самостоятельная работа обучающегося (всего)

50

в том числе:

подготовка презентаций

подготовка докладов

написание рефератов

подготовка сообщений

6

20

22

2

Итоговая аттестация в форме  экзамена

2.2. Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины 

«Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем»

                

Наименование разделов и тем

Содержание учебного материала, практические занятия, самостоятельная работа

Объем часов

Уровень освоения

1

2

3

4

Введение

Содержание учебного материала

1

Роль и место знаний по дисциплине «Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем» в сфере профессиональной деятельности. История развития вычислительных средств. Классификация ЭВМ по физическому представлению обработки информации, поколениям ЭВМ, сферам применения и методам исполнения вычислительных машин.

2

2

Раздел 1. Представление информации в

вычислительных системах

Тема 1.1. Арифметические основы ЭВМ

Содержание учебного материала

10

1

Системы счисления. Непозиционные и позиционные системы счисления. Системы счисления, используемые в ЭВМ. Свойства позиционных систем счисления.

2

2

Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

2

3

Алгебраическое представление двоичных чисел: прямой, обратный и дополнительные коды. Использование обратного и дополнительного двоичных кодов для реализации всех арифметических операций с помощью суммирующего устройства.

2

4

Представление чисел в ЭВМ: естественная и нормальная формы. Форматы хранения чисел в ЭВМ.

3

Практические занятия

4

1

Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

2

Выполнение операций над числами в естественной и нормальной формах.

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить презентацию «История развития вычислительной техники»

Тема 1.2. Представление информации в ЭВМ

Содержание учебного материала

4

1

Виды информации и способы ее представления в ЭВМ.

2

2

Кодирование информации. Символьные коды: ASCII, UNICODE и др. Кодирование графической информации. Двоичное кодирование звуковой информации. Сжатие информации. Кодирование видеоинформации. Стандарт MPEG.

3

Практические занятия

2

 1  

Кодирование информации

Самостоятельная работа обучающихся

Написать реферат «Стандарты кодирования информации»

Раздел 2.

 Архитектура и принципы работы

основных логических блоков вычислительных  систем (вс)

Тема 2.1.

Логические основы ЭВМ, элементы и узлы

Содержание учебного материала

10

1

Базовые логические операции и схемы. Таблицы истинности. Схемные логические элементы ЭВМ: регистры, вентили, триггеры, полусумматоры  и  сумматоры.  Таблицы  истинности   RS-,  JK-  и T-триггера

2

2

Логические узлы ЭВМ и их классификация. Сумматоры, дешифраторы, программируемые логические матрицы, их назначение и применение.

3

Практические занятия

6

Работа и особенности логических элементов ЭВМ.

Работа логических узлов ЭВМ.

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить сообщение «Микросхемы с логическими элементами»

Подготовить доклад «Использование сумматоров в вычислительной технике»

Тема 2.2.

 Основы построения  ЭВМ

Содержание учебного материала

4

1

Понятие архитектуры  и структуры компьютера. Принципы (архитектура) фон Неймана.

2

2

Основные компоненты ЭВМ. Основные типы архитектур ЭВМ.

2

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить реферат «Канальная архитектура ЭВМ»

Подготовить доклад «Сравнительный анализ принципов работы CISC, RISC процессоров »

Тема 2.3.

 Внутренняя организация процессора

Содержание учебного материала

8

1

Реализация принципов фон Неймана в ЭВМ. Структура процессора. Устройство управления: назначение и упрощенная функциональная схема. Регистры процессора: сущность, назначение, типы. Регистры общего назначения, регистр команд, счетчик команд, регистр флагов. Структура команды процессора. Цикл выполнения команды. Понятие рабочего цикла, рабочего такта. Принципы распараллеливания операций и построения конвейерных структур. Классификация команд. Системы команд и классы процессоров: СISC, RISC, MISC, VLIM.

2

Арифметико-логическое устройство (АЛУ): назначение и классификация. Структура и функционирование АЛУ. Интерфейсная часть процессора: назначение, состав, функционирование. Организация работы и функционирование процессора.

Практические занятия

4

1

Построение последовательности машинных операций для реализации простых вычислений.

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить доклад «Виды интерфейсов процессора»

Тема 2.4.

 Организация работы памяти компьютера

Содержание учебного материала

8

1

Иерархическая структура памяти. Основная память ЭВМ. Оперативное и постоянное запоминающие устройства: назначение и основные характеристики.

Организация оперативной памяти. Адресное и ассоциативное ОЗУ: принцип работы и сравнительная характеристика. Виды адресации. Линейная, страничная, сегментная память. Стек. Плоская и многосегментная модель памяти

2

2

Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики. Организация кэш-памяти: с прямым отображением, частично-ассоциативная и полностью ассоциативная кэш-память.

2

3

Динамическая память. Принцип работы. Обобщенная структурная схема памяти. Режимы работы: запись, хранение, считывание, режим регенерации. Модификации динамической оперативной памяти. Основные модули памяти. Наращивание емкости памяти. Статическая память. Применение и принцип работы. Основные особенности. Разновидности статической памяти.

2

4

Устройства специальной памяти: постоянная память (ПЗУ), перепрограммируемая постоянная память (флэш-память), видеопамять. Назначение, особенности, применение. Базовая система ввода/вывода (BIOS): назначение, функции, модификации.

3

Самостоятельная работа обучающихся

-

Тема 2.5 Интерфейсы

Содержание учебного материала

14

1

Понятие интерфейса. Организация взаимодействия ПК с периферийными устройствами. Чипсет: назначение и схема функционирования.

Общая структура ПК с подсоединенными периферийными устройствами. Системная шина и ее параметры. Интерфейсные шины и связь с системной шиной. Системная плата: архитектура и основные разъемы.

2

2

Классификация интерфейсов. Внутренние интерфейсы ПК: шины ISA, EISA, VCF, VLB, PCI, AGP и их характеристики.

Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI. Современная модификация и характеристики интерфейсов IDE/ATA и SCSI. Внешние интерфейсы компьютера. Последовательные и параллельные порты. Последовательный порт стандарта RS-232: назначение, структура кадра данных, структура разъемов. Параллельный порт ПК: назначение и структура разъемов. Назначение, характеристики и особенности внешних интерфейсов USB и IEEE 1394 (FireWire). Интерфейс стандарта  802.11 (Wi-Fi).

2

Практические занятия

8

1

Архитектура системной платы.

2

Внутренние интерфейсы системной платы.

3

Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI.

4

Параллельные и последовательные порты и их особенности работы.

5

Последовательные порты и их особенности работы.

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить доклад «Интерфейс стандарта  (Wi-Fi)»

Тема 2.6 Режимы работы процессора

Содержание учебного материала

6

1

Режимы работы процессора. Характеристика реального режима процессора 8086. Адресация памяти реального режима.

3

2

Основные понятия защищенного режима. Адресация в защищенном режиме. Дескрипторы и таблицы. Системы привилегий. Защита.

3

3

Переключение задач. Страничное управление памятью. Виртуализация прерываний. Переключение между реальным и защищенным режимами.

3

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить реферат «Страничная организация памяти»

Тема 2.7 Основы программирования процессора

Содержание учебного материала

14

1

Основы программирования процессора.

2

2

Выбор и дешифрация команд. Выбор данных из регистров общего назначения и микропроцессорной памяти. Обработка данных и их запись.

2

3

Выработка управляющих сигналов.

2

4

Основные команды процессора: арифметические и логические команды, команды перемещения, сдвига, сравнения, команды условных и безусловных переходов, команды ввода-вывода. Подпрограммы.

2

5

Виды и обработка прерываний. Этапы компиляции исходного кода в машинные коды и способы отладки. Использование отладчиков.

2

Практические занятия

8

1

Программирование арифметических и логических команд.

2

Программирование переходов

3

Программирование ввода-вывода.

4

Программирование и отладка программ.

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить реферат «Особенности Assembler для различных процессоров»

Тема 2.8 Современные процессоры

Содержание учебного материала

8

1

Основные характеристики процессоров. Идентификация процессоров. Совместимость процессоров. Типы сокетов.

2

2

Обзор современных процессоров ведущих мировых производителей.

Процессоры нетрадиционной архитектуры. Клеточные и ДНК-процессоры. Нейронные процессоры.

2

Практические занятия

4

1

Идентификация и установка процессора.

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить доклад «Классификации процессоров»

Подготовить реферат «Модели двуядерных процессоров Intel »

Раздел 3. Вычислительные системы

Тема 3.1.

  Организация вычислений в вычислительных системах

Содержание учебного материала

8

1

Назначение и  характеристики ВС. Организация вычислений в вычислительных системах.

2

ЭВМ параллельного действия, понятия потока команд и потока данных.

3

Ассоциативные системы. Матричные системы.

4

Конвейеризация вычислений. Конвейер команд, конвейер данных. Суперскаляризация

Самостоятельная работа обучающихся

-

Тема 3.2  Классификация  вычислительных систем

Содержание учебного материала

6

1

Классификация ВС в зависимости от числа потоков команд и данных: ОКОД (SISD), ОКМД (SIMD), МКОД (MISD), МКМД (MIMD). Классификация многопроцессорных ВС с разными способами реализации памяти совместного использования: UMA, NUMA, COMA. Сравнительные характеристики, аппаратные и программные особенности.

2

Классификация  многомашинных ВС: MPP, NDW и COW. Назначение, характеристики, особенности. Примеры ВС различных типов. Преимущества и недостатки различных типов вычислительных систем.

Практические занятия

2

1

Выбор вычислительной системы.

Самостоятельная работа обучающихся

Подготовить реферат «Вычислительные системы MISD »

Подготовить доклад «Вычислительные системы SISD »

Всего:

101

Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:

1. – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);

2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)

3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач)

3. условия реализации УЧЕБНОЙ дисциплины

3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация программы дисциплины требует наличия учебного кабинета архитектуры вычислительных систем.

Оборудование учебного кабинета:

- посадочные места (11);

- персональные компьютеры;

- корпуса системных блоков персональных компьютеров;

- блоки питания;

- системные платы;

- микропроцессоры;

- модули оперативной памяти;

- видеоадаптеры;

- звуковые карты;

- сетевые карты;

- накопители на жестких дисках;

Технические средства обучения:

  • персональные компьютеры;
  • проектор;
  • экран;
  • интерактивная доска.

3.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

  1. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2008.
  2. Воеводин В.В. Параллельные вычисления: Учебное пособие для вузов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2007.
  3. Гук М. Процессоры Pentium III, Athlon и другие. – СПб.: Питер, 2009.
  4. Гук М. Шины PCI, USB и FireWire: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2006.
  5. Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных  систем: Учебник. – М.: ФОРУМ, 2010.
  6. Пятибратов А.П., Гудыно П.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – М.: Финансы и статистика, 2009.
  7. Таненбаум  Э.  Архитектура компьютера.  –4 изд-е. – СПб.: Питер, 2005.

Дополнительные источники:

  1. Гергель, В. Теория и практика параллельных вычислений / В.П. Гергель. - Бином. Лаборатория знаний, 2007. - 424 с.
  2. Ларионов, А. Вычислительные комплексы, системы и сети / А. М. Ларионов, С. А.
  3. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера/ Э. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2007. – 848 с.
  4. Хорошевский, В. Архитектура вычислительных систем / В.Г. Хорошевский. Москва: МГТУ им. Баумана, 2008. - 520 с.
  5. Цилькер, Б. Организация ЭВМ и систем / Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов. СПб.: Питер - 2007, 672 c.

4. Контроль и оценка результатов освоения УЧЕБНОЙ Дисциплины

Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий, проектов, исследований.

Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения

Умения:

с помощью программных средств организовывать управление ресурсами   вычислительных систем;

практические занятия

осуществлять поддержку функционирования информационных систем;

практические занятия

Знания:

построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности;

тест, фронтальный опрос, собеседование, внеаудиторная самостоятельная работа

принципы работы основных логических блоков систем;

тест, фронтальный опрос, собеседование, внеаудиторная самостоятельная работа

классификацию вычислительных платформ и архитектур;

тест, фронтальный опрос, собеседование, внеаудиторная самостоятельная работа

параллелизм и конвейеризацию вычислений;

тест, фронтальный опрос, собеседование, внеаудиторная самостоятельная работа

основные конструктивные элементы средств вычислительной техники, функционирование, программно-аппаратная совместимость.

тест, фронтальный опрос, собеседование, внеаудиторная самостоятельная работа

Разработчики:         

(место работы)

(занимаемая должность)

(инициалы, фамилия)

 

(место работы)

(занимаемая должность)

(инициалы, фамилия)

Эксперты:

____________________            ___________________          _________________________

    (место работы)                         (занимаемая должность)              (инициалы, фамилия)

____________________            ___________________          _________________________

   (место работы)                           (занимаемая должность)             (инициалы, фамилия)


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Рабочая программа учебной дисциплины "Устройство и функционирования информационных систем"

Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования 230401 Информационные с...

Рабочая программа учебной дисциплины "Периферийные устройства вычислительной техники" по специальности 230101 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 230101 Вычислительные машины, комплексы, системы и се...

Рабочая программа учебной практики ПМ 03 «Участие в проектировании систем водоснабжения и водоотведения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха» Для специальности 08.02.07 «Монтаж и эксплуатация внутренних сантехнических устройств кондициони

Основная цель создать для студента условия реальности работы в проектной группе, получение  профессиональных компетенций, формирование представления о культуре труда, этике межличностных отношени...

Педагогические измерительные материалы для проведения промежуточной аттестации по общеобразовательной дисциплине профильной «Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем»

Педагогические измерительные материалы для проведения промежуточной аттестации по общеобразовательной дисциплине профильной «Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем»...

Рабочая программа учебной дисциплины "Общее устройство судов"

Программа учебной дисциплины «Общее устройство судов»  разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС СПО) и базисного учебного пла...

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Учебной дисциплины: «АРХИТЕКТУРА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ»

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА Учебной дисциплины:«ОП.02 АРХИТЕКТУРА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ» Специальность:  09.02.07 Информационные системы и программирование...

Рабочая программа учебной дисциплины Основы устройства тракторов и автомобилей

Рабочая программа учебной дисциплиныОсновы устройства тракторов и автомобилей...