Закреплена за кафедрой | Кафедра вычислительной техники и электроники |
---|---|
Направление подготовки | 09.03.01. Информатика и вычислительная техника |
Форма обучения | Очная |
Общая трудоемкость | 4 ЗЕТ |
Учебный план | 09_03_01_ИиВТ-2-2019 |
|
|
Распределение часов по семестрам
Курс (семестр) | 2 (3) | Итого | ||
---|---|---|---|---|
Недель | 19 | |||
Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
Лекции | 36 | 36 | 36 | 36 |
Лабораторные | 54 | 54 | 54 | 54 |
Сам. работа | 54 | 54 | 54 | 54 |
Итого | 144 | 144 | 144 | 144 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра вычислительной техники и электроники
Протокол от 26.06.2019 г. № 69/18-19
Заведующий кафедрой д.т.н., Седалищев Виктор Николаевич, проф., зав. кафедрой "Вычислительной техники и электроники"
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. |
---|
Цикл (раздел) ООП: Б1.Б |
ОПК-4 | способностью участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных комплексов |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
3.1. | Знать: |
---|---|
3.1.1. | архитектуру компьютера, структуру программного обеспечения, принципы программно-аппаратного взаимодействия, язык программирования низкого уровня, различные способы проектирования человеко-машинного интерфейса и инструментарий его разработки, основные принципы программно-аппаратного взаимодействия, варианты его организации, способы, позволяющие использовать особенности программно-аппаратного взаимодействия для решения практических задач |
3.2. | Уметь: |
3.2.1. | выполнять постановку задачи, составлять алгоритмы и писать программы для решения задач из различных предметных областей на языке языках программирования низкого уровня, встраивать фрагменты кода на языках низкого уровня в программы, написанные на языках высокого уровня, проектировать и создавать человеко-машинные интерфейсы с усложненной структурой и использованием специального инструментария, различать варианты организации программно-аппаратного взаимодействия, использовать их для решения практических задач разного уровня сложности из разных предметных областей |
3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
3.3.1. | расширенными навыками программирования, настройки компьютера, проектирования ПО для решения задач из различных предметных областей, проектирования и создания человеко-машинных интерфейсов со сложной структурой и использованием специализированного инструментария, навыками различать варианты организации программно-аппаратного взаимодействия, использования их для решения практических задач разного уровня сложности из разных предметных областей |
Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
---|---|---|---|---|---|---|
Раздел 1. Введение. Общие сведения об ЭВМ и использовании их в различных прикладных задачах. | ||||||
1.1. | История ЭВМ, поколения ЭВМ. Структура ЭВМ и вычислительных систем. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
1.2. | Тенденции развития вычислительной техники. Современные микропроцессоры. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
1.3. | Понятие об информации. Представление информации в ЭВМ. Языки программирования и операционные системы - понятия, критерии и назначение. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
1.4. | История ЭВМ. Знакомство с архитектурой и структурой современных ЭВМ | Сам. работа | 3 | 4 | Л2.2, Л2.3, Л1.1 | |
Раздел 2. Принципы работы современных ЭВМ и вычислительных систем. | ||||||
2.1. | Узлы ЭВМ и их взаимодействие. Понятие архитектуры ЭВМ. Формальная модель вычислительной системы. Принципы фон Неймана. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
2.2. | Узлы ЭВМ и их взаимодействие. Понятие архитектуры ЭВМ. Формальная модель вычислительной системы. Принципы фон Неймана. | Лекции | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
2.3. | Организация алгоритмов на алгоритмических языках. Программа, принципы ее построения. | Лекции | 3 | 2 | Л1.1 | |
2.4. | Понятие "алгоритмический язык". Синтаксис и грамматика алгоритмического языка. Принципы описания алгоритмического языка. Стадии выполнения команды алгоритмического языка. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
2.5. | Основы программирования на языках низкого уровня | Лабораторные | 3 | 14 | Л2.5, Л1.1 | |
2.6. | Устройство узлов различных типов ЭВМ. Однокристальные ЭВМ. Алгоритмы и программы низкого уровня для ЭВМ различных типов. Виды ассемблеров. Выполнение домашних заданий. Выполнение курсовой работы. | Сам. работа | 3 | 14 | Л2.1, Л2.2, Л2.5, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
Раздел 3. Особенности программирования на машинно-ориентированных языках. | ||||||
3.1. | Типы данных: константы, метки, переменные, записи, строки, файлы, массивы. Форматы представления данных, описание типов. Идентификаторы. Типы значений величин: цифровые (целые и вещественные), логические, текстовые. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
3.2. | Методы обращения к операндам (прямые и косвенные методы, автоматический перебор адресов). Система команд: формат слов и команд, адресация команд, операция и операнд. Команды модификации, арифметические и логические операции, команды условных и безусловных переходов, команды управления программой. Команды сопроцессора и команды расширенной арифметики. | Лекции | 3 | 2 | Л2.2, Л2.3, Л1.1 | |
3.3. | Принципы работы персональных ЭВМ. Система команд и язык Ассемблера. | Лабораторные | 3 | 12 | Л2.1, Л2.2, Л2.5, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
3.4. | Системы команд для микропроцессоров различных архитектур. Влияние архитектуры процессора на его программирование. Программирование процессоров нестандартной архитектуры. Выполнение домашних заданий. Выполнение курсовой работы. | Сам. работа | 3 | 16 | Л2.1, Л2.5, Л1.1 | |
Раздел 4. Принципы построения языка Ассемблер. | ||||||
4.1. | Команды управления и прерывания. Процесс редактирования, компиляции и выполнения программ. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
4.2. | Алфавит, запись программы, принципы программирования. Метки, операторы, операции, макрокоманды и макродирективы, комментарии. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
4.3. | Принципы работы персональных ЭВМ. Система команд и язык Ассемблера. | Лабораторные | 3 | 14 | Л2.1, Л2.2, Л2.5, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
4.4. | Структура ассемблерной программы. Проектирование низкоуровневых программ. Программные комплексы низкого уровня. Аппаратное программирование. Выполнение домашних заданий. Выполнение курсовой работы. | Сам. работа | 3 | 10 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
Раздел 5. Программирование с учетом архитектурных особенностей ЭВМ. | ||||||
5.1. | Принципы построения современных ЭВМ. Особенности построения микропроцессорных ЭВС. Принцип МММ - модульность, микропроцессор, микропрограммное управление. | Лекции | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
5.2. | Технические характеристики, структура ЭВМ. Принципы обмена информацией между узлами ЭВМ. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
5.3. | Особенности работы с внешними устройствами. Прерывания. Обработка прерываний. Программные и аппаратные прерывания. | Лекции | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
5.4. | Программные и аппаратные прерывания. Использование механизма прерываний для обмена информацией с ВУ. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
5.5. | Программирование с учетом архитектурных особенностей ЭВМ. | Лабораторные | 3 | 14 | Л2.1, Л2.2, Л2.5, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
5.6. | Изучение модульной структуры для ЭВМ различного назначения. Программирование различных узлов ЭВМ. Системы прерываний для ЭВМ различных архитектур. Периферийные устройства ЭВМ. Выполнение домашних заданий. Выполнение курсовой работы. | Сам. работа | 3 | 10 | Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.1 | |
Раздел 6. Аттестация |
5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
1. Поколения ЭВМ 2. Структура ЭВМ и ВС 3. Понятие информации 4. Представление информации в ЭВМ 5. Программное обеспечение ЭВМ (операционные системы, языки программирования и т. п.) 6. Узлы ЭВМ и их взаимодействие 7. Понятие архитектуры ЭВМ 8. Формальная модель ВС 9. Принципы фон Неймана 10. Алгоритмы и программы. Формы представления алгоритмов 11. Организация памяти. Иерархия запоминающих устройств 12. Иерархическая организация шин 13. Распределение линий и арбитраж шин 14. Машинно-ориентированные языки 15. Типы данных. Идентификаторы 16. Диапазоны значений величин 17. Адресация. Методы обращения к операндам 18. Язык ассемблера. Понятие системы команд 19. Группы команд 20. Современные ЭВМ. Принципы построения современных ЭВМ 21. Структура ЭВМ Ввод-вывод 22. Шинная организация ЭВМ 23. Архитектура базового процессора 8086 24. Внешние устройства 25. Обмен с внешними устройствами 26. Классификация интерфейсов 27. Параллельный интерфейс 28. Последовательный интерфейс 29. Типы шин 30. Физическая организация шин 31. Протоколы шин 32. Организация памяти 33. Кэш-память 34. Виртуальная память 35. Внешняя память |
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
1. История развития ЭВМ и вычислительных систем. 2. Использование автоматного подхода при разработке современных ЭВМ. 3. Кремниевые компиляторы. 4. Интеллектуальные среды разработки современных ЭВМ. 5. Сравнительный анализ методов и моделей разработки современных ЭВМ. 6. Сравнительный анализ современных визуальных сред разработки современных ЭВМ. 7. Сравнительный анализ возможностей ОС современных ЭВМ. 8. Особенности современных параллельных вычислительных систем. 9. ЭВМ с нестандартной архитектурой. 10. ЭВМ с возможностями искусственного интеллекта. 11. Защищенный режим 12. Аппаратная реализация мат. функций в современных процессорах 13. Сравнительный анализ процессоров мобильных устройств и встраиваемых систем (Intel Atom, PXA, ARMx). 14. Сравнительный анализ процессоров Intel x86, AMD и UltraSparc 15. Сравнительный анализ возможностей ОС мобильных устройств и встраиваемых систем. 16. Устройства хранения информации. 17. Устройства отображения информации. 18. Многоядерные архитектуры и многозадачность. 19. Обзор внутренних и внешних интерфейсов ПК. 20. Методы разработки современных встраиваемых систем. |
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
Фонд оценочных средств представлен в Приложении (документ ФОС_Организация_и_архитектура_вычислительных_систем.doc) |
6.1. Рекомендуемая литература | ||||
6.1.1. Основная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л1.1 | Громов Ю. Ю. , Иванова О. Г. , Серегин М. Ю. , Ивановский М. А. , Дидрих В. Е. | Архитектура ЭВМ и систем: Учебники и учебные пособия для вузов | Тамбов: Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012 // ЭБС "Университетская библиотека ONLINE" | biblioclub.ru |
6.1.2. Дополнительная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л2.1 | Горнец Н.Н., Рощин А.Г., Соломенцев В.В. | Организация ЭВМ и систем: учеб. пособие для вузов | М.: Академия, 2006 | |
Л2.2 | Степанов А.Н. | Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей: учеб. пособие для вузов | СПб.[и др.]: Питер, 2007 | |
Л2.3 | Гуров В. В. , Чуканов В. О. | Архитектура и организация ЭВМ [Электронный ресурс]: Учебная литература для вузов | М. : ИНТУИТ, 2016 // ЭБС "Университетская библиотека ONLINE" | biblioclub.ru |
Л2.4 | Незнанов А.А. | Программирование и алгоритмизация: учебник | М.: Академия, 2010 | |
Л2.5 | Юров В.И. | Assembler: учеб. пособие для вузов | СПб.[и др.]: Питер, 2007 | |
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
Название | Эл. адрес | |||
Э1 | www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека. | |||
Э2 | www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы | |||
Э3 | www.intuit.ru/ Образовательный сайт | |||
Э4 | http://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=1631 | |||
Э5 | Курс в Мудле организация и архитектура вычислительных систем | portal.edu.asu.ru | ||
6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
LibreOffice Условия использования: https://ru.libreoffice.org/about-us/license/ Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReader | ||||
6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
Образовательный портал АлтГУ, ресурс http://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=1631 Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/); Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru) |
Аудитория | Назначение | Оборудование |
---|---|---|
001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
202К | лаборатория цифровой техники - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 18 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1шт.; компьютеры: марка Aqarius; Парус - 12 единиц; вольтметр В7-34А; генератор Г5-56; генератор сигналов Г6-36; коммутатор SWITCH; компьютер Парус 945 MSI; осциллограф АСК- 1052 - 7шт.; осциллограф ЕО- 213 - 4шт.; осциллограф С1-64; осциллограф С1-91; паяльная станция АТР-1121; системный блок Aquarius Cel - 2400 – 10 шт.; стабилизатор 1202; методические указания по выполнению лабораторных работ: работа на учебной микроэвм; методы проектирования на микросхемах средней степени интеграции; последовательностные схемы; комбинационные логические схемы. |
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) |
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 |
Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и сформировать у будущих специалистов теоретические знания и практические навыки использования современных персональных компьютеров и программных средств низкого уровня для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно: ознакомить студентов с основами организации и архитектуры современных ЭВМ; привить навыки работы с языками программирования низкого уровня для создания прикладных программ; изложить основные принципы проектирования современных ЭВМ. Основными задачами изучения дисциплины «Организация и архитектура вычислительных систем» являются: овладение фундаментальными знаниями об основах организации и архитектуре современных ЭВМ; целостное представление о науке и ее роли в развитии информационных технологий; владеть общими вопросами организации архитектуры современных ЭВМ; овладение технологиями программирования нижнего уровня; углубление практических навыков работы на персональном компьютере (основы работы с различными инструментальными средствами для проектирования и разработки программ нижнего уровня). Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Организация и архитектура вычислительных систем» необходимо: построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающем изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала; систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и тестам; усвоить содержание ключевых понятий; активно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам; регулярно консультироваться с преподавателем, ведущим изучаемую дисциплину. Для эффективного изучения практической части дисциплины «Организация и архитектура вычислительных систем» настоятельно рекомендуется: систематически выполнять подготовку к лабораторно-практическим занятиям по предложенным преподавателем темам; своевременно выполнять практические задания, курсовую работу. |