РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем
рабочая программа по теме
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:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 64.13 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. | |
| 4 |
| 5 |
| 12 |
| 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:
- Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2008.
- Воеводин В.В. Параллельные вычисления: Учебное пособие для вузов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2007.
- Гук М. Процессоры Pentium III, Athlon и другие. – СПб.: Питер, 2009.
- Гук М. Шины PCI, USB и FireWire: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2006.
- Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ, 2010.
- Пятибратов А.П., Гудыно П.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – М.: Финансы и статистика, 2009.
- Таненбаум Э. Архитектура компьютера. –4 изд-е. – СПб.: Питер, 2005.
Дополнительные источники:
- Гергель, В. Теория и практика параллельных вычислений / В.П. Гергель. - Бином. Лаборатория знаний, 2007. - 424 с.
- Ларионов, А. Вычислительные комплексы, системы и сети / А. М. Ларионов, С. А.
- Таненбаум, Э. Архитектура компьютера/ Э. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2007. – 848 с.
- Хорошевский, В. Архитектура вычислительных систем / В.Г. Хорошевский. Москва: МГТУ им. Баумана, 2008. - 520 с.
- 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...
![](/sites/default/files/pictures/2015/03/11/picture-599857-1426066064.jpg)
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...
![](/sites/default/files/pictures/2016/03/29/picture-720586-1459280351.jpg)
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»...
![](/sites/default/files/pictures/2013/04/05/picture-196674-1365155622.jpg)
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...
![](/sites/default/files/pictures/2017/03/05/picture-834420-1488741982.jpg)
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...