1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель изучения дисциплины – формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию современных компьютеров и программного обеспечения для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно: ознакомить студентов с основами архитектуры ЭВМ; привить навыки работы с языками программирования низкого уровня для создания прикладных программ; изложить основные принципы проектирования и устройства современных ЭВМ. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.01 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-3 | Способен понимать и применять в научно-исследовательской и прикладной деятельности современный математический аппарат, основные законы естествознания, современные языки программирования и программное обеспечение; операционные системы и сетевые технологии |
| ПК-3.1 | Знает основные методы решения прикладных задач, современные методы информационных технологий концептуального проектирования. |
| ПК-3.2 | Умеет корректно оформить результаты научного труда в соответствии с современными требованиями. |
| ПК-3.3 | Имеет практический опыт использования сети Интернет, аннотирования, реферирования, библиографического разыскания и описания, опыт работы с научными источниками. |
| ПК-3.4 | Владеет методикой выбора, обоснования и защиты выбранного варианта концептуальной архитектуры. |
| ПК-5 | Способен к оценке качества, надежности и эффективности информационной системы в конкретной профессиональной сфере |
| ПК-5.1 | Знает методику анализа требований и вариантов реализации информационных систем. |
| ПК-5.2 | Умеет оценивать качество, надежность и эффективность информационной системы. |
| ПК-5.3 | Имеет практический опыт разработки вариантов реализации информационных систем. |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | - основные принципы работы современных ЭВМ и вычислительных систем. - на уровне представлений: основных этапов развития многопроцессорной вычислительной техники; - на уровне воспроизведения: построения и работа различных видов многопроцессорных систем; - на уровне понимания: определение классов вычислительных задач, в которых целесообразно использовать системы многоядерной и многопроцессорной архитектуры. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | теоретические умения: ставить задачи в области вычислительной математики, формализация её с применением теории алгоритмов с учетом оптимальной для данной задачи архитектуры вычислительной системы; практические умения: умение создавать программный код на основе разработанных алгоритмов, проведение вычислительного эксперимента на многопроцессорной системе. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Навыки работы с современными системами разработки программ на языках низкого уровня для различных аппаратных платформ. Способность использования вычислительной техники с многопроцессорной архитектурой в своей профессиональной деятельности. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Первый раздел | ||||||
| 1.1. | Архитектура ЭВМ и системное программное обеспечение | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.2. | Разработка программы решения простого математического выражения на языке ассемблера. | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.3. | Этапы развития персональных ЭВМ. Архитектуры микропроцессоров CISC, RISC, MISC. | Лекции | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.4. | Аппаратные средства и программное обеспечение. Семейство процессоров фирмы Intel. | Лекции | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.5. | Разработка программы решения математического уравнения на языке ассемблера. | Лабораторные | 3 | 3 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.6. | Разработка программ с использованием условного перехода. | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.7. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 8 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.8. | Математический сопроцессор. Режим реальной адресации, защищенный режим, режим виртуальной адресации 186. Распределение адресного пространства: ПЗУ и ОЗУ. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.9. | Разработка программ с использованием циклов. | Лабораторные | 3 | 3 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.10. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.11. | Типы памяти: обычная, верхняя, расширенная и дополнительная. Управление внутренними ресурсами ПЭВМ. Платы расширения. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.12. | Разработка программ с использованием подпрограмм. | Лабораторные | 3 | 3 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.13. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.14. | Разработка программ с использованием флагов. | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.15. | Структура RОМ ВIOS. Области данных BIOS и DOS. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.16. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.17. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.18. | Разработка программ вода вывода значений. | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.19. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 6 | Л1.1, Л2.1 | |
| 1.20. | Рзработка программ рекурсивного перехода. | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| Раздел 2. Второй раздел | ||||||
| 2.1. | Особенности загрузки в локальных сетях. Основные сведения о видеосистемах. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.2. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 6 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.3. | Последовательные и параллельные каналы ввода/вывода, асинхронная и синхронная связь. Модемы, факс-модемы и сетевые карты.. Структура многомашинных и многопроцессорных вычислительных комплексов: ЦП, каналы обмена, выполнение команд, прерывания, параллельность, векторные и матричные ЭВМ, сверхоперативная память, ассоциативный доступ конвейер команд и данных, оценка производительности. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.4. | Рзработка программ работы с различными регистрами процессора. | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.5. | Основные функции ОС: буферизация ввода/вывода, мультипрограммирование, организация распределения оперативной памяти, виртуальная память, защита информации, приоритеты, планирование , статистика, место ОС среди программного обеспечения. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.6. | Рзработка программ буфферизации ввода/вывода. | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.7. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 6 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.8. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 6 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.9. | Типичная структура ОС: супервизор, прерывания, функциональные блоки, планировщик, подкачка, состояние задачи. Технология установки ОС: способы настройки, встроенные программы, начальная раскрутка, макрогенерация. Взаимодействие процессов: семафоры и критические участки, разделяемые ресурсы, передача сообщений, рандеву, порты. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.10. | Тенденции развития системного обеспечения: развитие интерфейсов, развитие ОС и систем программирования, автоматизация прохождения задач, мобильность, объектный подход, параллельность, модель среды работы ОС. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.11. | Разработка программ с разделяемыми ресурсами. | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.12. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 6 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.13. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 6 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.14. | Архивно - файловые системы: идентификация, структуры каталогов, оптимизация поиска, ссылочный и табличный способы организации хранения информации, стопоры ошибок, копирование, абстрактные типы данных, пути развития файловой системы. | Лекции | 3 | 1 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.15. | Рзработка программ с использованием файлов ОС. | Лабораторные | 3 | 3 | Л1.1, Л2.1 | |
| 2.16. | Изучение теоретического материала. Рзработка программ. Решение задач. | Сам. работа | 3 | 6 | Л1.1, Л2.1 | |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Оценочные материалы для текущего контроля по разделам и темам дисциплины в полном объеме размещены в онлайн-курсе на образовательном портале «Цифровой университет АлтГУ» ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ПК-3: Способен понимать и применять в научно-исследовательской и прикладной деятельности современный математический аппарат, основные законы естествознания, современные языки программирования и программное обеспечение; операционные системы и сетевые технологии Примеры вопросов: - К какому классу сетей принадлежат компьютерные сети? - Что такое компьютерная сеть? - Какова основная задача сетей ЭВМ? - Какова классификация сетей ЭВМ? - Какими параметрами характеризуется сеть ЭВМ? - Что такое локальная вычислительная сеть? - Что такое глобальная вычислительная сеть? - Что входит в аппаратное обеспечение сетей? ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ПК-5: Способен к оценке качества, надежности и эффективности информационной системы в конкретной профессиональной сфере - Что входит в программное обеспечение сетей? - Какое оборудование применятся в ЛВС? - Какая технология сетей нашла самое широкое применение в ЛВС? - Что такое коммутатор? - Что такое маршрутизатор? - Что такое брандмауэр? - Что такое коммутируемое соединение? - Что такое активное оборудование сетей? - Что такое технология «клиент-сервер»? - Что такое сетевой протокол? |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Не предусмотрено |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация заключается в проведении в конце каждого семестра зачета по всему изученному за семестр материала. Зачет проводится в виде устного ответа на два вопроса. Перечень примерных вопросов для промежуточной аттестации для 1 семестра: 1. Архитектура ЭВМ и системное программное обеспечение. 2. Аппаратные средства и программное обеспечение. Семейство процессоров фирмы Intel. 3. Математический сопроцессор. Режим реальной адресации, защищенный режим, режим виртуальной адресации 186. Распределение адресного пространства: ПЗУ и ОЗУ. 4. Типы памяти: обычная, верхняя, расширенная и дополнительная. Управление внутренними ресурсами ПЭВМ. Платы расширения. 5. Структура RОМ ВIOS. Области данных BIOS и DOS. 6. Дополнительная RОМ: видеоадаптеры, сетевые карты, модемы. Стартовые программы в RОМ, процедуры POST. 7. Последовательные и параллельные каналы ввода/вывода, асинхронная и синхронная связь. 8. Структура многомашинных и многопроцессорных вычислительных комплексов: ЦП, каналы обмена, выполнение команд, прерывания, параллельность, векторные и матричные ЭВМ, сверхоперативная память, ассоциативный доступ конвейер команд и данных, оценка производительности. 9. Типичная структура ОС: супервизор, прерывания, функциональные блоки, планировщик, подкачка, состояние задачи. 10. Технология установки ОС: способы настройки, встроенные программы, начальная раскрутка, макрогенерация. 11. Взаимодействие процессов: семафоры и критические участки, разделяемые ресурсы, передача сообщений, порты. 12. Тенденции развития современных вычислительных систем Критерии оценивания: Зачет считается сданным, если получен полный ответ на один вопрос и неполный ответ на другой. В противном случае (например, получены неполные ответы на оба вопроса) - есть возможность получить дополнительный вопрос. Если на один из вопросов не получен ответ - зачет считается не сданным. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФИиИТ_ФОС_Арх_ЭВМ_18-19.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | В. Н. Пильщиков | Программирование на языке ассемблера IBM PC: [учеб. пособие] | М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003 | |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Новожилов О. П. | АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ: Учебное пособие для академического бакалавриата | М. : Издательство Юрайт, 2018 | biblio-online.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Программирование на ассемблере для начинающих и не только | www.asmworld.ru | ||
| Э2 | Курс в Moodle "Архитектура вычислительных систем" | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Windows Microsoft Office 7-Zip AcrobatReader Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| 1. Образовательный портал АлтГУ http://portal.edu.asu.ru/ 2. Электронный каталог НБ АлтГУ «Книги»: http://www.lib.asu.ru/app/elecat/elecat=index1?base=book 3. Издательство «Лань» [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL: http://e.lanbook.com/ 4. Издательство «Юрайт» [Электронный ресурс]: электронно-библиотечная система. – URL: http://biblio-online.ru 5. ЭБС «Университетская библиотека online»: https://biblioclub.ru/ 6. ЭБС АлтГУ: http://elibrary.asu.ru/ 7. Электронная база данных ZBMATH: https://zbmath.org/ | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| 106Л | помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Стеллажи – 3 шт. осциллограф, паяльная станция, источник тока, переносные ноутбуки |
| 203Л | лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 14 посадочных мест; компьютеры: марка ASUS модель i5-6500 - 14 единиц |
| 204Л | лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 14 посадочных мест; компьютеры: марка DEPO модель Neos 260 - 14 единиц; Интерактивная доска Smart board 680 IV со встроенным проектором v25 |
| 205Л | лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 9 посадочных мест; компьютеры: марка КламаС Офис, мониторы: марка ACER модель V223HQL - 8 единиц; доска интерактивная Triumph MULTI TOUCH 78 + проектор NEC UM280X в комплекте |
| 206Л | лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 14 посадочных мест; компьютеры: марка DEPO модель Neos 260, мониторы: марка Philips модель 227E3LHSU - 14 единиц |
| 207Л | лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 14 посадочных мест; компьютеры: марка DEPO модель Neos 260, мониторы: марка Philips модель 227E3LHSU - 14 единиц |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Изучение дисциплины завершается зачетом. Успешное изучение дисциплины требует посещения лекций, активной работы на лабораторных работах, выполнения всех практических заданий преподавателя, ознакомления с основной и дополнительной литературой. Во время лекции студент должен вести краткий конспект. При этом обучающийся должен стараться найти ответы на затруднительные вопросы, используя рекомендуемую литературу или общедоступные ресурсы. Если ему самостоятельно не удалось разобраться в материале, необходимо сформулировать вопросы и обратится за помощью к преподавателю на консультации или ближайшей лекции. Выполнение студентами практических заданий направлено на: - обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплин; - формирование необходимых профессиональных умений и навыков. Помимо собственно выполнения практических заданий для каждого задания предусмотрена процедура защиты, в ходе которой преподаватель проводит устный или письменный опрос студентов для контроля понимания выполненных ими действий по теме занятия. Самостоятельная работа. - При изучении дисциплины не все вопросы рассматриваются на занятиях, часть вопросов рекомендуется преподавателем для самостоятельного изучения. - Поиск ответов на вопросы и выполнение заданий для самостоятельной работы позволит вам расширить и углубить свои знания по курсу, применить теоретические знания в решении задач практического содержания, закрепить изученное ранее. - Эти задания следует выполнять не «наскоком», а постепенно, планомерно, следуя порядку изучения тем курса. - При возникновении вопросов обратитесь к преподавателю в день консультаций на кафедру. - Выполнив их, проанализируйте качество их выполнения. Это поможет вам развивать умения самоконтроля и оценочные компетенции. При подготовке к зачету в дополнение к изучению конспектов лекций, учебно-методических материалов и слайдов, необходимо пользоваться учебной литературой, рекомендованной настоящей программой. При подготовке к зачету нужно изучить определения всех понятий и теоретические подходы до состояния понимания материала, а также выполнить все практические задания в курсе. |