Программа по курсу «Архитектура ЭВМ и систем» для специальности 230201(071900) «Информационные системы и технологии» новый шифр (старый шифр) и название специальности icon

Программа по курсу «Архитектура ЭВМ и систем» для специальности 230201(071900) «Информационные системы и технологии» новый шифр (старый шифр) и название специальности

Смотрите также:
Рабочая программа по курсу «Логистика и конроллинг» для специальности 230201 «Информационные...
Рабочая программа по курсу «экология» для специальности (ей): 230201...
Программа по курсу «Реинжиниринг бизнес-процессов» для специальности 230201 «Информационные...
Программа по курсу «Реинжиниринг бизнес-процессов» для специальности 230201 «Информационные...
Рабочая программа по курсу «Имитационное моделирование экономических процессов» для...
Программа по курсу «Физика» для специальности (ей) 140601 (180100), 140602 (180200)...
Рабочая программа По дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» По специальности 230201...
Рабочая программа «Финансовое право» наименование дисциплины для специальности (ей) «Прикладная...
Рабочая программа по дисциплине: Проектирование Информационных систем...
Рабочая программа «Семейное право» наименование дисциплины для специальности (ей) «Прикладная...
Рабочая программа по курсу «химия» для специальности (ей): 230201 «Информационные системы и...
Рабочая программа «Финансы и кредит» наименование дисциплины для специальности (ей) «Прикладная...



скачать
Федеральное агентство по образованию


Шахтинский институт (филиал)

Южно-Российского государственного технического университета

(Новочеркасского политехнического института)


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


по курсу «Архитектура ЭВМ и систем»


для специальности

230201(071900) «Информационные системы и технологии»

новый шифр (старый шифр) и название специальности


Шахты 2006 г.

Федеральное агентство по образованию


Шахтинский институт (филиал)

Южно-Российского государственного технического университета

(Новочеркасского политехнического института)


УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора по ОиНД

_______________А.Ю.Прокопов

(должность, фамилия, инициалы)

”___” ______________ 2006 г.


^ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


«Архитектура ЭВМ и систем»


для специальностей


230201(0719) «Информационные системы и технологии»

новый шифр (старый шифр) и название специальности


Факультет ____технологий и информатизации __________________________________________


Кафедра _____ «Математика, информационные системы и технологии»_______________

Курс _____3________________________________________________________

Семестр ___5________________________________________________________




Лекции ___34____ (час.)




Экзамен _____ (семестр)


Зачет ___5___ (семестр)


Практические

(семинарские) занятия ________(час.)



^ Всего самостоятельной работы _51_ (час.), из них:

плановая работа______ (час.)

курсовой проект _____ семестр _____ (час.)

курсовая работа ______ семестр ____ (час.)

реферат ______ семестр ____ (час)

домашнее задание _____ семестр ____ (час.)

индивидуальная работа__37__ (час.)

домашняя работа ___14__ (час)



Лабораторные занятия __17____ (час.)






Всего аудиторных __51__ (час.)




ИТОГО по дисциплине _____102____ (час.)


2006 г.

Рабочая программа по курсу «Архитектура ЭВМ и систем» составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 230201(071900) «Информационные системы и технологии», утвержденного 23.03.2000г. №276 тех/дс, на основании рабочего учебного плана, утвержденного ученым советом ЮРГТУ(НПИ) протоколом № 10 от «_05_» __07___ 2000 г., и

примерной программы ___________________________________________________________

наименование программы, дата утверждения


Код дисциплины по ГОС – ОПД.Ф.10



  • Рабочую программу составил ст. препод. Зуев В.А._______________________

ученое звание, степень, должность, фамилия, инициалы



  • Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Математика, информационные системы и технологии»

утверждена «12» октября 2006 г. Протокол № 2


Заведующий кафедрой МИСТ ____________________ /Безуглов А.М./

  • (подпись, фамилия, инициалы)




  • Рабочая программа одобрена научно-методической комиссией факультета _________________технологий и информатизации ____________________________


Председатель НМК , декан факультета ТИ / Н.В.Титов /

              • (подпись, фамилия, инициалы)


«______»________________ 2006 г.



  • Рабочая программа согласована с учебно-методическим отделом


Начальник УМО Ю.Н.Попков


«______»________________ 200 г.


^ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ


«Архитектура ЭВМ и систем»


ОПД.Ф.10

Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов; функциональная и структурная организация процессора; организация памяти ЭВМ; основные стадии выполнения команды; организация прерываний в ЭВМ; организация ввода-вывода; периферийные устройства;

архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов;

параллельные системы; понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах; матричные и ассоциативные вычислительные сети; конвейерные и потоковые вычислительные сети; сети ЭВМ; информационно-вычислительные системы и сети.

102

часов



1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
^

1.1 Цели и задачи изучения дисциплины




Цель преподавания дисциплины – изучение архитектуры ЭВМ, т.е. принципов построения и функционирования ЭВМ различных классов, организации вычислительных систем (ВС).


Задачи при изучении дисциплины:

^ Студент должен знать: основные физические и логические принципы работы современных ЭВМ и вычислительных систем, их основных узлов; характеристики, возможности и области применения наиболее распространенных классов и типов ЭВМ; принципы организации процессоров, механизмы обработки прерываний, интерфейсы ЭВМ с внешними устройствами, принципы организации и функционирование многоуровневой памяти ЭВМ, перспективы развития ЭВМ, принципы построения мультипроцессорных и многомашинных ВС, комплексов и сетей ЭВМ;

^ Студент должен уметь: принимать обоснованные системотехнические решения по структуре ВС, диагностировать простейшие неисправности ЭВМ, использовать полученные знания при проектировании и эксплуатации программно-аппаратных комплексов автоматизированных систем обработки данных;


^

1.2. Краткая характеристика дисциплины и её фундаментальных основ


«Архитектура ЭВМ и систем» - базовая общепрофессиональная дисциплина, включающая следующие темы (модули):

  • основы организации процессоров и ЭВМ;

  • организация памяти ЭВМ;

  • периферийные устройства и интерфейсы ЭВМ;

  • высокопроизводительные вычислительные системы и сети ЭВМ.



^

1.3. Место дисциплины в учебном процессе и основополагающие интеграционные связи с другими дисциплинами учебного плана.



Для понимания принципов организации ЭВМ и реализации различных их узлов необходимо знание математических и физических основ, излагаемых в ранее изученных дисциплинах: «Информатика», «Дискретная математика», «Физика», «Электротехника и электроника», «Операционные системы». В свою очередь, данная дисциплина является одной из дисциплин, знания которой используются при изучении курсов «Информационные сети», «Проектирование информационных систем» и в дипломном проектировании.


^ 1.4. Связь с предшествующими дисциплинами, общность фундаментальных основ и гуманитарной подготовки


№ п/п

Наименование дисциплины и ее разделы

Уровень знания

Номера тем изучаемой дисциплины

1.

«Информатика»

3

1,3

2.

«Дискретная математика»

2

1,2,3

3.

«Физика»

2

1,2

4.

«Электротехника и электроника»

3

3,4

5

«Операционные системы»

2

5,6

^

1.5. Связь с последующими дисциплинами, фундаментализация, гуманитаризация и интеграция естественно-научных, гуманитарных и технических знаний




1. «Информационные сети» - 6 семестр

2. «Проектирование информационных систем» - 9 семестр

5. Дипломный проект (разделы 2,3) -10 семестр


^ 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМ И ЧАСОВ ЗАНЯТИЙ ПО СЕМЕСТРАМ



Номер семестра

Номера модулей и тем

Количество аудиторных занятий, час.

Самостоятельная работа студентов, час.

Итого

Лекции

Лаб. занятия

Практические занятия

Всего

5

1

8

4

-

12

12

24

5

2

8

4

-

12

12

24

5

3

10

4

-

14

14

28

5

4

8

5

-

13

13

26







34

17




51

51

102



3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
^

3.1. Наименование модулей дисциплины, их содержание и объём в часах




МОДУЛЬ 1. Основы организации процессоров и ЭВМ___________________( 24 час.)

Тема 1.1. Введение_____________________________________________4 час., УЗ – 3


Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов. Основные характеристики ВС. Производительность, надежность, живучесть, достоверность. Области применения ЭВМ. Классы решаемых задач и их связь с характеристиками ЭВМ. Принципы функционирования программно-управляемых машин. Структурная схема ЭВМ, состав и назначение основных узлов. Модель базовой ЭВМ фон-неймановского типа.

Литература раздел 4 [1,2]

СРС - 2 час.

Тема 1.2. Принципы организации устройств управления___________6 час., УЗ – 3


Рабочий цикл процессора, основные стадии выполнения команды. Микропрограммная интерпретация команд процессора. Управляющие автоматы с жесткой логикой и с программируемой логикой. Способы микропрограммирования. Слово состояния процессора. Организация прерываний в ЭВМ.

Литература раздел 4 [1,2 ]

СРС - 2 час.

Тема 1.3. Архитектура системы команд________________________6 час., УЗ – 3


Функциональная и структурная организация процессора. Понятие архитектуры ЭВМ и ее основные составляющие. Классификация архитектур. Понятие CISC, RISC и VLIW архитектур. Типы и форматы операндов. Типы и форматы команд. Способы адресации. Архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов. Система команд современных 32-битных процессоров. Особенности архитектуры процессоров типа Intel Pentium. Инструкции языка ассемблера. Система распределения памяти и защиты памяти. Способы адресации в защищенном режиме. Структуры селекторов и дескрипторов. Особенности архитектуры современных 64-битных процессоров и многоядерных процессоров.

Литература раздел 4 [1-6,8]

СРС - 4 час.

Тема 1.4. Архитектурные особенности современных микроЭВМ____8 час., УЗ – 3

Современные микроконтроллеры: особенности структуры и архитектуры. Обзор системы команд микроконтроллеров CISC и RISC архитектуры (семейств MCS-51, AVR, PIC). Примеры разработки простейших программ для микроконтроллеров. Особенности технологии подготовки программ для микроконтроллеров.


Литература раздел 4 [9-11]

СРС - 4 час.

МОДУЛЬ 2. Организация памяти ЭВМ_________________________________ ( 24 час.)

Тема 2.1. Оперативная память__________________________________8 час., УЗ – 3


Классификация и иерархическая структура памяти. Запоминающие элементы статических и динамических ОЗУ. Матрицы накопителей информации. БИС статических и динамических ОЗУ и модулей памяти. Элементная база и организация ПЗУ, ППЗУ и РПЗУ. Стековая память. Ассоциативная память.

Литература раздел 4 [1-6]

СРС - 4 час.

Тема 2.2. Внешние запоминающие устройства___________________8 час., УЗ – 3


Устройства памяти на магнитных дисках. Принцип и методы записи цифровой информации на магнитный носитель. Воспроизведение информации и повышение ее достоверности. Массивы магнитных дисков с избыточностью (RAID). Лазерные системы и их применение в периферийных устройствах. Накопители на оптических и магнитооптических дисках.

Литература раздел 4 [1-3]

СРС - 4 час.


Тема 2.3. Организация многоуровневой памяти______________________ 8 час., УЗ – 3

Буферизация как способ согласования пропускной способности. КЭШ-память. Способы отображения оперативной памяти на кэш-память. Алгоритмы замещения и алгоритмы согласования содержимого кэш-памяти и основной памяти. Виртуальная память со страничной организацией и при сегментном распределении. Динамическое распределение памяти.

Литература раздел 4 [1,2,4-6]

СРС - 4 час

МОДУЛЬ 3. Периферийные устройства и интерфейсы ЭВМ______________( 28 час.)

Тема 3.1. Организация ввода-вывода ЭВМ_________________ 9 час., УЗ – 3


Организация ввода-вывода ЭВМ. Понятие интерфейса. Типы шин, их физическая реализации. Арбитраж шин централизованный и децентрализованный. Протоколы шины синхронный и асинхронный. Методы повышения эффективности шин. Примеры магистральных шин.

Литература раздел 4 [1,4].

СРС - 5 час.


Тема 3.2. Периферийные устройства_________________________9 час., УЗ – 3

Классификация и назначение периферийных устройств (ПУ). Устройства ввода (клавиатура, манипуляторы, сканеры). Устройство электронно-лучевой трубки и способы формирования изображения на экране дисплея. Структурная схема и функционирование текстового и графического дисплеев. Устройство и технологии плоских матричных экранов. Принтеры: принципы работы и устройство.

Литература раздел 4 [1-3]

СРС - 5 час.

Тема 3.3. Интерфейсы периферийных устройств__________________10 час., УЗ – 3


Классификация интерфейсов. Прямой доступ к памяти. Параллельные интерфейсы ПУ (PCI, ATA/IDE, Centrinics, SCSI). Последовательные интерфейсы (RS232, «токовая петля», USB, IEEE 1394). Интерфейсы модулей микропроцессорных систем I2 C, SPI.

Литература раздел 4 [1,3,7]

СРС - 4 час.

^

МОДУЛЬ 4. Высокопроизводительные вычислительные системы и сети ЭВМ ( 26 час.)

Тема 4.1. Параллельные системы ______________________________8 час., УЗ – 3


Тенденции развития архитектуры и аппаратного обеспечения ВС. Понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах. Классификация ЭВМ по Флинну. Вычислительные системы класса SIMD. Векторные процессоры. Конвейерные системы. Матричные и ассоциативные вычислительные сети. Вычислительные системы с систолической структурой. Потоковые вычислительные сети.

Литература раздел 4 [1,4,5]

СРС - 4 час.

Тема 4.2 Вычислительные системы класса MIMD__________ ____9 час., УЗ – 3



Вычислительные системы класса MIMD. Симметричные мультипроцессорные ВС системы (SMP). Системы массовой параллельной обработки (MPP-системы). Кластерные ВС.


Литература раздел 4 [1,4]

СРС - 5 час.

Тема 4.3. . Информационно-вычислительные системы и сети___ 9 час., УЗ – 3


Классификация сетей ЭВМ . Общие принципы построения сетей. Локальные сети. Корпоративные сети. Глобальные сети.

Литература раздел 4 [1]

СРС - 4 час.


^ 3.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах

Практические (семинарские) занятия учебным планом не предусмотрены.


3.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах




Номер модуля, наименование тем

занятий
^

Количество

часов


Форма

контроля

Сроки контроля

Литература

1

2

3

4

5

6

Модуль 1

1

Изучение элементной базы ЭВМ

4

отчет

25 сент

4 [5,11,18 ]

Модуль 2

2

Проектирование управляющих автоматов

4

отчет


Аттест

25 окт.

4 [5,11,18 ]

Модуль 3

3

Изучение архитектуры микроЭВМ и технологии их программирования

4

отчет

Аттест

25 нояб.

4 [5,11,18 ]

Модуль 4

4

Проектирование управляющего устройства на базе микроЭВМ

5

отчет

1 дек.

4 [5,11,18 ]


^ 3.4. Курсовой проект, курсовая работа, реферат, домашнее задание, их содержание и характеристика.

Учебным планом не предусмотрены.


3.5. Учебная практика по дисциплине, краткая характеристика

Учебным планом не предусмотрена.


^ 3.6. Самостоятельная работа студентов

Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом

Всего (час)

Плановая (час.)

Индивидуальная(час.)

Домашняя работа(час.)

51

-

37

14



^ 4. Учебно-методические материалы по дисциплине

Литература

Основная

1. Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов-СПб.:Питер,2004.-668с.

Дополнительная

2. Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ._СПб.:БХВ-Петербург,2006.-320с.

3. Мураховский В.И. Устройство компьютера.-М.: “АСТ-ПРЕСС КНИГА”,2003.-640с.

4. Строллингс В. Структурная организация и архитектура компьютерных систем.-М.:Издатеьский дом «Вильямс», 2002.-896с.

5.Корнеев В.В., Кисилев А.В. Современные микропроцессоры.-М.: НОЛИДЖ, 2000.-320с.

6. Гук М., Юров В. Процессоры Pentium III, Athlon и другие.- СПб: Издательство "Питер", 2000.-480с.

7. Новиков Ю.В., Клашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC.- М.: ЭКОМ, 1997.- 224с.

8.Угрюмов В.П. Цифровая схемотехника.- СПб: БХВ-Петербург,2001. 528с.

Кулаков В. Программирование на аппаратном уровне. Специальный справочник. – СПб, Питер, 2001.-496с.

9. Тавернье К. PIC-контроллеры. Практика применения. М.: ДМК Пресс, 2002.-272с.

10. Голубцов М.С., Кирпиченкова А.В. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному.-М.:СОЛОН-Пресс,2006-304с.

11.Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. -Спб.: Наука и техника,2005.-256с.


Печатные и рукописные методические указания, рекомендации, инструкции по изучению дисциплины (разработанные в ЮРГТУ(НПИ)):

К лабораторным занятиям

12. Зуев В.А. Методические указания к лабораторным занятиям по курсу «Организация ЭВМ и систем (Архитектура ЭВМ и систем)», ЮРГТУ,2006. – 40c.

^ 5. РЕЙТИНГ - ПЛАН

ОЦЕНКИ

По дисциплине
«Архитектура ЭВМ и систем»

Сам. раб. – 51 час.

"отлично" - > 850 баллов

^ Для студентов специальности 230201(071900)

«Информационные системы и технологии»


Лекции – 34 час.
Лаб. работы –

17 час..

"хорошо" - 701-850 баллов

На осенний семестр 2006/07 учебного года

Практ.занятия –

нет.

"удовл." - 551-700 баллов

Лектор – Зуев Владимир Алексеевич, ст.пр. каф. МИСТ

Итого: 102 час.




^ Название модуля

Лекции


     тема             балл


Лаб. работы


     тема           балл


Практич. занятия

^ Дом. задания


 тема       балл


Рубежный
контроль


Максим.
балл
модуля


Модуль 1

Основы организации процессоров и ЭВМ

250

Изучение элементной базы ЭВМ

40







Защита ЛР

290

Модуль 2

Организация памяти ЭВМ

100

Проектирование управляющих автоматов

40







Защита ЛР

Атт.

140

Модуль 3

Периферийные устройства и интерфейсы ЭВМ

150

Изучение архитектуры микроЭВМ и технологии их программирования 40







Защита ЛР

Атт.

190

Модуль 4

Высокопроизводительные вычислительные системы и сети ЭВМ

100

Проектирование управляющего устройства на базе микроЭВМ

80







Защита ЛР

Атт.

180

Итого:

600

200

-




-

800

Зачет

200

^ Всего по дисциплине

1000

Зав.кафедрой МИСТ А.М.Безуглов

Составил В.А.Зуев

Тема 1. Принципы функционирования и организация ЭВМ и систем

Принципы функционирования программно-управляемых машин. Структурная схема ЭВМ, состав и назначение основных блоков и устройств.

Шесть типовых структур организации взаимодействия центральных блоков ЭВМ. Принципы обработки информации.

Основные характеристики ВС. Производительность, надежность, живучесть, достоверность.

Области применения ЭВМ. Классы решаемых задач и их связь с характеристиками ЭВМ.

Понятие архитектуры ЭВМ и ее основные составляющие.

Тема 2. Архитектура, функциональная и структурная организации процессора

Состав, структура и форматы команд. Система команд ЭВМ. Организация обработки команд. Функциональная организация процессора. Устройство управления с " жесткой " и программируемой логикой. Горизонтальное, вертикальное и смешанное микропрограммирование.

Процессоры CISC, RISK, и MISC-архитектуры.

Архитектурные и структурные характеристики устройств обработки. Типы АЛУ. Алгоритмы обработки чисел с фиксированной и плавающей точкой. Особенности десятичной и индексной арифметики.

Микропроцессоры ПЭВМ Архитектура однокристальных, многокристальных и секционированных микропроцессоров Архитектурные особенности платформ ПЭВМ основных фирм.

Тема 3. Память ЭВМ и организация вычислительного процесса

Основные типы и характеристики памяти. Уровни памяти. Система адресации и методы доступа к памяти. Взаимодействие процессора с памятью.

Организация вычислительного процесса. Дисциплины обслуживания. Организация прерываний. Векторные и обзорные прерывания. Слово состояния программы. Мультизадачный режим функционирования вычислительной системы. Защита памяти.

Тема 4. Организация ввода-вывода и периферийные устройства

Программно-управляемый и прямой доступ к памяти. Каналы и процессоры ввода-вывода.

Контроллеры ввода-вывода. Устройства ввода информации, устройства вывода. Устройства хранения информации на магнитных носителях. Логическая и физическая организация данных.

Тема 5. Классы вычислительных систем

Структуры вычислительных алгоритмов и типы организации вычислительного процесса. Одиночный вычислитель и коллектив вычислителей. Одиночные и множественные потоки команд и данных. Классы вычислительных систем ОКОД, МКОД, ОКМД и МКМД. Векторные и потоковые вычислительные системы.

Типы связей между элементами вычислительных систем. Вычислительные системы с общей шиной, множеством шин и перекрестными связями.

Многопроцессорные вычислительные системы и многомашинные вычислительные комплексы. Уровни и средства комплексирования.

Информационно-вычислительные системы и сети ЭВМ.

Тема 6. Конвейерные вычислительные системы

Принцип конвейерной обработки данных, его использование при построении вычислительных систем и элементов ЭВМ. Арифметико-магистральные, командно-магистральные и макроконвейерные вычислительные системы. Оценка выигрыша в производительности для разных типов конвейерных вычислительных систем. Примеры типовых задач. Факторы, снижающие выигрыш в производительности. Структурные схемы конвейерных вычислительных систем разных типов.

Организация вычислительного процесса в макроконвейерных системах. ММП-программы. Информотеки.

Тема 7. Матричные вычислительные системы

Архитектурные принципы и организация обработки данных в матричных вычислительных системах.

Оптимальные классы задач для матричных вычислительных систем. Оценка выигрыша в производительности и его зависимость от класса задач.

Способы повышения надежности, достоверности и живучести матричных вычислительных систем.

Структурные схемы промышленных образцов матричных вычислительных систем.

Тема 8. Ассоциативные вычислительные системы

Структура безадресной ассоциативной памяти и правила размещения в ней информации. Битовые срезы и доступ к данным. Использование ассоциативной памяти в элементах и блоках ЭВМ. Структурная схема ассоциативной вычислительной системы. Параллельные, поразрядно-последовательные, пословно-последовательные и блочно-ориентированные ассоциативные вычислительные системы.

Тема 9. Вычислительные системы с программируемой и динамической архитектурой.

Взаимосвязь алгоритмов решения задач и архитектуры вычислительной системы и ее влияние на производительность.

Принципы и методы программирования архитектуры вычислительной системы. Операторные сети. Организация коммутационных сетей. Аппаратурные и программные средства настройки вычислительных систем на алгоритм решения задачи. Сосредоточенные и распределенные вычислительные системы с программируемой архитектурой.

Динамические автоматные сети и мультипроцессоры с динамической архитектурой. Семантические сети. Средства и уровни определения динамических автоматных сетей. Отношения, ссылки, ресурсы. Непроцедурные языки программирования.

Построение мультипроцессоров с использованием принципов нейронных сетей.
База данных защищена авторским правом © kursovaya-referat.ru 2017
При копировании материала укажите ссылку