Материалы по дисциплине "Архитектура КС"
методическая разработка по теме

Министерство образования и науки Калужской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Калужской области «Сосенский радиотехнический техникум»

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ОП.02. Архитектура компьютерных систем

(индекс, наименование)

Преподаватель_______________________ _____________________________________________________________

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Преподаватель______________________ ___________________________________________

Учебная дисциплина_____ Архитектура компьютерных систем _______________________________________________

                                                                 (индекс, наименование)

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Коды формируемых компетенций_______ОК 1 - 10, ПК 1.1, ПК 1.2, ПК 1.5, ПК 2.3, ПК 2.4,ПК 3.1, ПК 3.2, ПК .34______

________________________________________________________________________________________________________

Специальность (профессия)______ 230115.51_Программирование в компьютерных системах________________________

                                                                   (код, наименование, уровень подготовки для СПО)

Министерство образования и науки Калужской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Калужской области «Сосенский радиотехнический техникум»

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Преподаватель___________

Учебная дисциплина______ Архитектура компьютерных систем ____________________________________________

                                                    (наименование учебной дисциплины)

Специальность (профессия)_______ 230115.51_Программирование в компьютерных системах ____________________

                                                                                                                    (код и наименование)

Составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины, утвержденной

________________________________________________________________________________________________________

группа_______ПКС21____________________________________________________________________________________

Рассмотрен на заседании предметной (цикловой) комиссии__________________________________________________

Протокол от «__»_______________20___г. №_____

Председатель предметной (цикловой) комиссии __________/______________

Протокол от «__»_______________20___г. №_____

Председатель предметной (цикловой) комиссии __________/______________

Протокол от «__»_______________20___г. №_____

Председатель предметной (цикловой) комиссии __________/______________

Протокол от «__»_______________20___г. №_____

Председатель предметной (цикловой) комиссии __________/______________

Объем учебной дисциплины в виду учебной работы

Таблица 1

Содержание обучения по учебной дисциплине

Таблица 2

Материально-техническое обеспечение обучения

Таблица 2а

Информационное обеспечение обучения

Основные источники ОИ:

Таблица 2б

Дополнительные источники (ДИ):

Таблица 2в

Интернет-ресурсы

     ИР1 http://edu.shebekino.ru/shpu-3/ustroistva/test_v1.htm - состав персонального ПК

     ИР2 http://dfe.karelia.ru/koi/posob/microcpu/klass1.html - микропроцессоры

ИР3 http://vssit.ucoz.ru/index/0-4

ИР4 http://savlm.ucoz.ru/publ/8

ИР5 http://www.zzak.ru/

Темы курсовых проектов

по предмету « Микропроцессоры и микропроцессорные системы»

специальность 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» 

(заочная форма обучения)

1. Архитектурные особенности вычислительных систем различных классов
2. Функциональная и структурная организация ПК
3. Структура типового микропроцессора
4. Прерывания в работе ПК, виды, приоритеты.
5. Энергонезависимая память.
6. Обзор процессоров фирмы INTEL
7. Основные структуры ЗУ
8. Микроконтроллер - обзор архитектуры
9. Структура и функционирование операционных устройств (ОУ) (процессоров)
10. Основные виды памяти ПК
11. Обзор системных плат
12. Современные микропроцессоры. Особенности работы. Характеристики
13. Устройства памяти ПК
14. Характеристика микроконтроллера одного из семейств
15. Буферная, магазинная и стековая памяти
16. ЗУ с произвольной выборкой
17. ЗУ – классификация, структура, построение
18. Микропроцессоры, классификационные группы, построение
19. Система команд микропроцессора, способы адресации, форматы передачи данных
20. Программируемые контроллеры прерываний. Контроллеры прямого доступа к памяти
21. Особенности структуры МП семейства Intel
22. Оперативная память на микросхемах статических ОЗУ
23. Построение динамических ОЗУ
24. Регистровая структура 32-х разрядного микропроцессора
25. Виды запросов на прерывания и способы их обслуживания.

Литература

1. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия – СПб.: Питер, 2000
2. Бровдо В.Л. Вычислительные системы. – СПб.: Питер, 2002
3. Майерс Г. Архитектура современных ЭВМ: В 2-х кн.- М.: Мир, 1985.
4. Богумирский Б.С. Руководство пользователя ПЭВМ.- СПб.: Печатный двор, 1994.
5. Нортон П. Программно-аппаратная организация IBM PC.- М.: Радио и связь, 1991.
6. Микляев.  Настольная книга пользователя. М. -  Солон, 1998 Мюллер С.Модернизация и ремонт ПК. – М.: Вильямс, 2000
7. ЛеонтьевА.Г. Новейшая энциклопедия персонального компьютера. М. -  Олма-Пресс, 2002

Вопросы  для подготовки к междисциплинарному экзамену по специальности 220100

Для групп ВССУ, ВТУ, СПВУ

Вопросы по дисциплине «Схемотехника»

1. Программируемые логические матрицы. Принципы построения, работа, реализация на ПЛМ сложных цифровых узлов.
2. Схемно-конструктивные особенности БМК. Характеристики и параметры БМК. Состав типологической ячейки БМК. Особенности схемотехники БМК. Этапы проектирования БИС на БМК.
3. Общая структура статических интегральных ЗУ. Запоминающие элементы статических интегральных ЗУ на биполярных и МОП - транзисторах.
4. Динамические интегральные ЗУ. Общие принципы организации. Запоминающий элемент интегральных ЗУ. Схемы, режимы работы. Организация регенерации информации в динамических ЗУ.
5. Построение модулей интегральных ЗУ. Способы увеличения информационной ёмкости: увеличение разрядности слов, увеличение количества слов, увеличение разрядности и количества слов.
6. Архитектура современных ПЛИС, особенности конкретных серий программируемых матриц логических элементов. Методика проектирования цифровых устройств на ПЛИС

Вопросы по дисциплине «Конструирование и технология производства ЭВМ»

1. Условия эксплуатации СВТ и ЭВМ. Виды и группы внешних взаимодействующих факторов (ВВФ). Структура ТЗ и ТУ на разработку СВТ.
2. Модульные уровни конструкций высокопроизводительных ЭВМ III-го, IV-го, V-го поколений. Компоновка модульных уровней и конструктивно-технологическая характеристика основных параметров. Особенности сигнального и силового монтажа в конструкторских модульных уровней.
3. Общая характеристика направлений развития конструкций ЭВМ на БИС и СБИС. Оригинальные, кассетные и плоскостные конструкции. Конструкции ЭВМ на основе корпусных и бескорпусных БИС и СБИС. Примеры технической реализации отечественных и зарубежных ЭВМ на основе корпусных и бескорпусных БИС и СБИС.
4. Сущность электронного конструирования (ЭК) ЭВМ. Основные проблемы, направления и задачи электронного конструирования. Роль ЭК и процессов компоновки в создании элементной и конструктивно-технологической базы высокопроизводительных ЭВМ и систем.
5. Перекрёстные помехи (наводки) в длинных линиях связи. Критерий помехоустойчивости ЛС и его связь с помехоустойчивостью ЛЭ. Особенности использования критерия при выборе электрических параметров ЛС. Методы конструктивного обеспечения помехоустойчивости печатных и проводных ЛС при решении проблемы перекрестных помех.
6. Помехи по цепям питания и земли. Природа возникновения этих помех и их влияние на помехоустойчивость ЛЭ. методы схемотехнического и конструктивно-технологического обеспечения помехоустойчивости конструкций элементов и устройств ЭВМ.
7. Схемное, конструктивное и системное быстродействие ЛЭ в конструкциях БИС, СБИС и устройств СВТ. Основные понятия и определения. Особенность методов расчета параметров системного, функционального и тактового быстродействия устройств ЭВМ.
8. Тепловое конструирование ЭВМ и СВТ. Сущность и задачи теплового конструирования. Влияние температуры и температурных перепадов в устройствах на режимы работы ЛЭ, быстродействие и надежность устройств и СВТ. Нормы и стандарты на температурные режимы СВТ.
9. Классификация систем охлаждения СВТ. Характеристика систем охлаждения и области их применения. Контроль температурных режимов и программные методы расчета  температурных полей в конструкциях. Примеры технической реализации систем охлаждения в конструкциях ЭВМ. Особенности системы охлаждения с использованием эффекта и холодильников Пельтье.

Вопросы по дисциплине «Организация ЭВМ»

1. Процессор. Состав, структурная организация, ША, ШД, ШУ, управляющие регисты, АЛУ, СОЗУ, УУ. Назначение основных компонентов процессора и их взаимодействие на цикле исполнения команды.; алгоритм работы процессора; командный и микрокомандный уровень управления.
2. Классификация команд по функциональному назначению, адресности, длине, команды и способам адресации. Дать классификационную схему и пояснить назначение и реализацию команд каждой группы
3. Конвейерная обработка команд; временная диаграмма работы конвейера; конфликты при одновременном обращении к ОЗУ нескольких ступеней конвейера и способы их разрешения.
4. CISC и RISC  процессоры; основные особенности и характеристики. Конвейер команд в RISC процессорах; форматы команд; временная диаграмма работы конвейера ; виды конфликтов и способы их разрешения.
5. Конвейеры. Классификация. Структура синхронного и асинхронного конвейеров. Однофункциональный и многофункциональный конвейеры. Таблицы занятости. Латентность. Производительность конвейеров. временные диаграммы работы. Временные диаграммы работы. Построение многофункциональных конвейеров на основе таблиц занятости.
6. Принципы организации системы прерываний. Назначение; характеристики; запросы прерываний; классы прерываний; процедуры прерываний; маскирование; программная и аппаратная обработка запросов прерываний
7. Иерархическая организация памяти. Назначение каждого уровня. Взаимодействие уровней. КЭШ-память. Назначение, основные виды кэш-памяти, их организация. Режимы обращения. Эффективность использования. Привести пример организации кэш-памяти в качестве буфера между ОЗУ и процессором.
8. Динамическое распределение памяти. Назначение. Способы динамического распределения памяти между задачами в многозадачном режиме. Дать характеристику каждого. какие функции при этом выполняет ЦП и ОС. Аппаратная поддержка.
9. Виртуальная организация памяти. Назначение. Способы преобразования виртуальных адресов в физические при станичной, сегментной и сегментно-страничной организации памяти (пояснить схемами). Защита памяти. Назначение. Схемы защиты.
10. ОЗУ. Основные характеристики. Организация многомодульных ОЗУ без расслоения и с расслоением адресов; схемы; временные диаграммы работы; области применения.

Вопросы по дисциплине «МП- системы»

1. Архитектура семейства 32-разрядных МП. Структура и взаимодействие блоков. Состав внутренних регистров и их роль в реализации различных режимов работы МП, обращение к памяти. реализации прерываний и защите памяти. Логическая структура и функционирование КЭШ-памяти. Вычисление эффективного адреса в режимах реального и защищенного адреса память. Логическая структура и функционирование КЭШ-памяти. Вычисление эффективного адреса в режимах реального и защищенного адреса.
2.  Архитектура семейства МП Intel Pentium. Особенности структурной организации, кэширование команд и данных , конвейеры для обработки данных. Структура и функционирование буфера трансляции страниц (TLB), использование буферов для выполнения условных переходов.
3. Архитектура МП, используемых в составе серверов и рабочих станций. Особенности процессоров CISC и RISC архитектуры. Суперскалярная и VLIW архитектуры. Особенности организации команд условных переходов. Особенности архитектуры микропроцессоров серии SPRAC, PA-RISC, Alpha, Power
4. Вспомогательная аппаратура для построения МП-систем. Генератор тактовых импульсов. Структурная организация и применение в МП-системах. Системный контроллер. Шинные формирователи. Шинные драйвера. Арбитр шин. Структурный состав, использование в МП-системах. Организация многомикропроцессорной системы на основе распределения адресного пространства и арбитража.
5. Архитектура однокристальных микроЭВМ. Особенности структуры, средства и методы расширения памяти. Микроконтроллеры. Организация внутренней памяти данных и команд и портов ввода-вывода. Особенности структурной организации, программирование таймера.

Вопросы по дисциплине «ОС»

1. Функции файловой системы. выделение и освобождение места дисковой памяти, связное и несвязное распределение памяти. Управление доступом к файлу.
2. Общие принципы системы управления вводом-выводом. Требования к подсистеме ОС, управляющей вводом-выводом
3. Иерархия данных . Объединение в блоки и буферизация. Способы организации файлов.
4. Классификация ОС. Основные принципы построения ОС. Характеристика основных ресурсов ОС.
5. Определение процесса. Блок управления процессом. Основные функции ядра ОС. Граф состояния процесса
6. Дисциплины распределения ресурсов. Использование приоритетов при планировании процессов. Выбор критериев планирования процессов. Влияние величины времени кванта на время ответа вычислительной системы.
7. Параллельные процессы в ЭВМ. Понятие о семафорах и тупиках.
8. Операционная система (ОС), её место в системе общего программного обеспечения. Основные функции и многоуровневая структура ОС.
9. Функции программы-обработчика прерываний. Основные типы прерываний в IBM PC. Принципы организации обработки программных прерываний в MS DOS.
10. Программная организация работы таймера (на примере ПЭВМ IBM PC). Программные счетчики времени.

Вопросы по дисциплине «Периферийные устройства»

1. Организация и структура систем ввода-вывода ЭВМ. Канальные системы ввода-вывода.
2. Физическая и логическая организация данных на магнитных ВЗУ. Адресация данных.
3. Структура и характеристики магнитных ВЗУ: флоппи дисководы, винчестеры.
4. Организация аудиоподсистемы  компьютера, структура и основные блоки аудиокарты.
5. Структура и характеристики оптических ВЗУ: CD-ROM, CD-RW.
6. Организация видеосистемы компьютера. Структура видеокарты.
7. Системная шина PCI: структура и характеристики.
8. Сравнительная характеристика принтеров разных типов.

Вопросы по дисциплине «Сети ЭВМ»

1. Модель взаимодействия открытых систем OSI. Назначение, структура. Понятие процесса, уровня управления, межуровневого интерфейса протокола
2. Структура стандартов JEEE 802.3 базовых технологий Ethernet. Технологии Ethernet и Fast Ethernet. Методики расчёта корректности этих сетей.
3. Протокол IP. Структура пакета, назначение полей заголовка.
4. Протокол TCP. Структура сегмента, алгоритм работы, процесс установления и закрытия логического соединения. Механизм управления потоком данных.
5. Адресация в IP  сетях, типы адресов, службы отображения адресов. Маскирование IP-адресов, маски постоянной и переменной длины. Назначение, порядок определения необходимой длины маски.
6. Глобальная сеть X.25. Структурная схема, подключение абонентов, стек протоколов, порядок установления виртуального состояния.
7. Глобальная  сеть frame relay. Структурная схема, подключение абонентов, стек протоколов, порядок установления виртуального соединения.
8. Технология асинхронного режима передачи  АТМ. Назначение. Понятие качества обслуживания. Классы обслуживаемых трафиков, количественные параметры обслуживания.