оп.01 основы архитектуры, устройство и функционирование

Министерство образования Иркутской области
Областное государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Иркутский энергетический колледж»
УТВЕРЖДЕНА
Зам. директора по УР
_________ Н.В.Полубенцева
___________20______год
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ОП.01 ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ, УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
основной профессиональной образовательной программы
по специальности
230401 Информационные системы (по отраслям)
Иркутск, 2013
2
РАССМОТРЕНА
цикловой комиссией
Информационных технологий
председатель
___________Н.А.Витязева
______________ 20___год
ПРИНЯТА
Методическим советом
колледжа
протокол №____
от _____________20___года
Рабочая программа учебной дисциплины Основы архитектуры, устройство и
функционирование вычислительных систем разработана в соответствии
с
Федеральным
государственным
образовательным
стандартом
среднего
профессионального образования по специальности 230401 Информационные системы
(по отраслям) базовой подготовки и рабочим учебным планом колледжа, утвержденным
30.08.2013 года.
Разработчик: Сергиенко А.И. – преподаватель ОГБОУ СПО «Иркутский энергетический
колледж»
3
СОДЕРЖАНИЕ
1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
стр.
4
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
6
3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ
ДИСЦИПЛИНЫ
11
ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ
4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ОСВОЕНИЯ
13
5. ТЕМАТИКА
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ
СТУДЕНТОВ
6. ЛИСТ ИЗМЕНЕНИЙ И ДОПОЛНЕНИЙ, ВНЕСЕННЫХ В
РАБОЧУЮ ПРОГРАММУ
14
15
4
1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ОП.01 ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ, УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
1.1. Область применения программы
Программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной
образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 230401
Информационные системы (по отраслям) базовой подготовки, входящих в состав
укрупненной группы специальностей 230000 Информатика и вычислительная техника.
Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном
профессиональном образовании, на курсах переподготовки и повышения квалификации.
1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной
образовательной программы
Учебная
дисциплина Основы архитектуры, устройство и функционирование
вычислительных систем входит в профессиональный цикл
1.3. Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения
учебной дисциплины:
Базовая часть
В результате освоения учебной дисциплины студент должен уметь:
 с помощью программных средств организовывать управление
вычислительных систем;
 осуществлять поддержку функционирования информационных систем;




ресурсами
В результате освоения учебной дисциплины студент должен знать:
принципы работы основных логических блоков систем;
классификацию вычислительных платформ и архитектур;
основные конструктивные элементы средств вычислительной техники,
функционирование, программно-аппаратную совместимость;
построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности.
Вариативная часть – не предусмотрено
Содержание дисциплины ориентировано на подготовку студентов к освоению
профессиональных модулей ОПОП по специальностям 230113 Компьютерные системы и
комплексы, 230401 Информационные системы (по отраслям) и овладению
профессиональными компетенциями:
ПК 1.1. Собирать данные для анализа использования и функционирования
информационной системы, участвовать в составлении отчетной документации, принимать
участие в разработке проектной документации на модификацию информационной
системы.
ПК 1.2. Взаимодействовать со специалистами смежного профиля при разработке методов,
средств и технологий применения объектов профессиональной деятельности.
ПК 1.9. Выполнять регламенты по обновлению, техническому сопровождению и
восстановлению данных информационной системы, работать с технической
документацией.
В процессе освоения дисциплины студент должен овладевать общими компетенциями:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять
5
к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы
выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них
ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного
выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной
деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством,
потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат
выполнения заданий.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития,
заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной
деятельности.
ОК 10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных
профессиональных знаний (для юношей).
1.4. Количество часов на освоение программы учебной дисциплины:
Максимальной учебной нагрузки обучающегося 94 часов, в том числе:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 64 часа;
самостоятельной работы обучающегося 30 часов.
6
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Максимальная учебная нагрузка (всего)
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
в том числе:
практические занятия
Самостоятельная работа обучающегося (всего)
в том числе:
 выполнение практических заданий;
 подготовка презентаций;
 построение логических схем;
 подготовка сообщений;
 подготовка докладов;
 подготовка рефератов.
Итоговая аттестация в форме дифференцированного зачета
Объем
часов
94
64
30
30
6
2
6
6
4
6
7
2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных
систем
Наименование
разделов и тем
Содержание учебного материала, практические занятия, самостоятельная работа
обучающихся, домашняя работа
Объем
часов
Уровень
освоения
Формирова-ние
компетенции
ОК/ПК
1
2
3
4
5
Введение
Раздел 1
Представление
информации в
вычислительных
системах
16
1.
Арифметические основы ПК. Системы счисления. Представление чисел в ЭВМ.
Форматы хранения чисел в ЭВМ. Операции с числами в двоичном, восьмеричном и
шестнадцатеричном кодах. Использование двоичных кодов для реализации всех
арифметических операций.
ДЗ. Перевод чисел в системах счисления, кодирование текстовой информации
2
2.
Практическая работа №1. Перевод чисел в системах счисления. Выполнение операций
над числами в системах счисления.
Практическая работа №2. Кодирование информации. Коды обмена информации.
2
ПК 1.1
2
ПК 1.1
6
ОК 1-9
ПК1.2
3.
СРС №1
1. Выполнение операций над числами в системах счисления.
2. Кодирование текстовой информации.
Виды информации и способы ее представления в ЭВМ. Классификация
информационных единиц, обрабатываемых ЭВМ. Типы данных, структуры данных,
4. форматы файлов. Имена файлов. Файловая система.
ДЗ. Обозначение каталогов и файлов в DOS и Windows
Практическая работа №3. Организация каталогов и файлов. Создание каталогов и
5. файлов, работа с файлами.
ОК 2
2
2
2
ПК 1.1
ОК 2
ОК 2, 3
2
ОК 2
ПК 1.1, ПК 1.9
ОК 2
ПК 1.1, ПК 1.2
8
1
Раздел 2
Архитектура и
принципы работы
основных
логических блоков
вычислительных
систем
2
3
4
5
66
6.
7.
8.
9.
10.
Понятие архитектуры и структуры компьютера. Принципы (архитектура) фон Неймана.
Основные компоненты ЭВМ. Основные типы архитектур ЭВМ. Основные периферийные
устройства.
Практическая работа №4. Работа с периферийными устройствами, установка
принтеров, настройка.
Материнские платы. Chipset. Классификация интерфейсов. Организация взаимодействия
ПК с периферийными устройствами. Общая структура ПК. Системная шина. Системная
плата: архитектура и основные разъемы.
Внутренние интерфейсы ПК: шины ISA, VLB, РСI, АGP и их характеристики.
Интерфейсы периферийных устройств IDE. Внешние интерфейсы компьютера.
Назначение, характеристики и особенности внешних интерфейсов USB
Практическая работа №5. Подключение сетевых устройств, установка и настройка
оборудования, работа с вычислительной сетью.
СРС №2
Подготовка презентации: Назначение интерфейсов. Настройка сетевого оборудования.
11.
12.
13
14.
15.
16.
Базовые логические операции и схемы. Таблицы истинности
Схемные логические элементы ЭВМ: регистры, вентили, триггеры, полусумматоры и
сумматоры. Таблицы истинности RS, JK- и T- триггера.
Логические узлы ЭВМ и их классификация.
Сумматоры, шифраторы, дешифраторы, программируемые логические матрицы, их
назначение и применение.
Практическая работа №6. Работа и особенности логических элементов ЭВМ. Работа
логических узлов ЭВМ.
Практическая работа №7. Реализация логических функций в программах тренажерах
СРС 3
Разработка схем триггеров и устройств на основе триггеров в программе Wewb 41
2
2
ПК1.1, ПК1.2
ОК 2, 3
2
2
ОК 2,
ПК 1.2
2
ОК 2, 3
ПК 1.9
ОК 2, 3
2
ПК 1.9
ОК 2, 3, 4
2
ПК1.1, ПК1.2
2
ПК 1.2
ОК 1-9
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
6
ОК 2, 3
ПК 1.1
ОК 2,3
ПК 1.1
ОК 2, 3, 4
ПК 1.2
ОК 2, 3
ПК 1.2
ОК 3
ПК 1.2
ОК 2, 3, 4
ПК 1.2
ОК 1-9
ПК1.1, ПК1.2
9
17.
18.
19.
20.
21.
Структура памяти. Оперативное и постоянное запоминающие устройства. Организация
работы памяти компьютера. Организация оперативной памяти. Кэш-память: назначение,
основные характеристики.
ДЗ. Вычертить структурную схему памяти ПК
Динамическая память. Режимы работы: запись, хранение, считывание. Основные
модули памяти. Устройства специальной памяти: постоянная память (ПЗУ), Базовая
система ввода/вывода (BIOS): назначение, функции, модификации.
Практическая работа №8. Организация памяти ПК. ОЗУ, верхняя память.
Практическая работа №9. Команды дисковой операционной системы, размещение в
памяти ПК. Настройка BIOS.
Практическая работа №10. Операционные системы, установка, настройка
СРС 4
1. Подготовка сообщения: Способы организации верхней памяти.
2. Подготовка сообщения: Настройка BIOS.
Структура процессора. Устройство управления: Регистры. Команды процессора. По22. нятие рабочего цикла, рабочего такта. Классификация команд. Арифметико-логическое
устройство (АЛУ). Интерфейсная часть процессора: назначение, состав.
Практическая работа №11. Построение последовательности машинных операций для
23.
реализации простых вычислений. Изучение внутренних интерфейсов системной платы.
СРС 5
Подготовка доклада: Регистры процессора. Команды процессора.
Адресация памяти реального режима. Дескрипторы и таблицы. Защита. Переключение
24.
задач. Управление памятью. Переключение между реальным и защищенным режимами.
СРС 6
Подготовка доклада: Управление памятью процессора, переключение задач, используя
интернет-сайт: http://www.intuit.ru/user?destination=studies%2Fcourses%2F597%2F453%2Finfo
Основные команды процессора: арифметические и логические команды, команды
перемещения, сдвига, сравнения, команды условных и безусловных переходов, команды
25.
ввода-вывода. Подпрограммы. Виды и обработка прерываний.
ДЗ. Составить таблицу – перечень основных команд процессора
Практическая работа №12. Программирование арифметических и логических
26.
команд. Программирование переходов.
Практическая работа №13. Программирование и отладка программ.
27.
28.
29.
Основные характеристики процессоров. Идентификация процессоров. Совместимость
процессоров. Типы сокетов. Обзор современных процессоров мировых производителей.
Практическая работа №14. Идентификация и установка процессора.
2
2
ОК 2, 3
ПК1.9
2
2
ОК 2, 3
ПК1.9
ОК 2, 3
ПК1.9
ОК 2, 3
ПК1.1, ПК1.9
ОК 2, 3, ПК1.2
2
2
2
ОК 1-9
ПК1.2, ПК1.9
6
2
2
2
2
2
ОК 2,3
ПК1.2, ПК1.9
ОК 2,3
ПК1.1, ПК1.9
ОК 1-9
ПК1.1, ПК1.9
ОК 2, 3
ПК1.1, ПК1.9
2
ОК 1-9
ПК1.1, ПК1.9
2
ОК 2, 3
ПК1.1, ПК1.9
2
2
2
2
2
ОК 2, 3
ПК1.1, ПК1.9
ОК 2, 3
ПК1.1, ПК1.9
ОК 2, 3
ПК1.1, ПК1.9
ОК 2, 3, ПК1.9
10
1
Раздел 3
Вычислительные
системы
2
3
4
5
2
ОК 2, 3
ПК1.9
12
30.
31.
Назначение и характеристики ВС. Организация вычислений в вычислительных
системах. ЭВМ параллельного действия, понятия потока команд и потока данных.
Ассоциативные системы. Матричные системы.
Практическая работа №15. Построение вычислительной системы
СРС 7
Подготовка рефератов, в которых: Сформировать основные принципы построения
вычислительных систем. Показать на примерах использование вычислительных систем в
науке и промышленности.
Классификация ВС в зависимости от числа потоков команд и данных. Классификация
ВС с разными способами реализации памяти совместного использования.
32. Сравнительные характеристики, аппаратные
и
программные особенности.
Классификация многомашинных ВС.
ДЗ. Построение принципиальной схемы вычислительной системы
Всего
Для характеристики уровня усвоения учебного материала используются следующие обозначения:
1 - ознакомительный (изучение ранее изученных объектов, свойств);
2 - репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством);
3 - продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач).
2
2
ОК 2, 3
ПК1.2, ПК1.9
6
ОК 1-9
ПК1.1, ПК1.9
2
94
2
ОК 2, 3, 4
ПК1.1, ПК1.9
11
3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Материально-техническое обеспечение
Реализация программы дисциплины требует наличия учебной лаборатории архитектуры
вычислительных систем.
Оборудование учебной лаборатории основ архитектуры вычислительных систем:
 рабочие места по количеству обучающихся в подгруппе;
 рабочее место преподавателя;
 комплект учебно-методической документации.
Технические средства обучения:
 персональный компьютер (комплект);
 проекционный экран;
 мультимедийный проектор;
 классная доска;
 звуковые колонки;
 программное обеспечение.
3.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
Для преподавателя
Основные источники:
1.
Максимов, Н.В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник/ Н.В.
Максимов, И.И. Попов, Т.Л. Партыка. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007.
Дополнительные источники:
1.
Попов, И.И. Вычислительная техника: учеб. пособие/ И.И. Попов, Т.Л. Партыка.
– М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007.
2.
Колдаев, В.Д. Архитектура ЭВМ: учеб. пособие/ В.Д. Колдаев, С.А. Лупин. – М.:
ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009.
3.
В.Н.Трояновский. Применение микропроцессоров. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М,
2007.
Интернет-ресурсы:
1.
Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/mcoreproc/
2.
Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/mpbasics/
3.
Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/
4.
Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/atmcs/
5.
Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/ibmarcz/
6.
Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/csorg/
технологий.
Форма
доступа:
технологий.
Форма
доступа:
технологий.
Форма
доступа:
технологий.
Форма
доступа:
технологий.
Форма
доступа
технологий.
Форма
доступа
12
Для студента
Основные источники:
1. Максимов, Н.В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник/ Н.В.
Максимов, И.И. Попов, Т.Л. Партыка. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007.
Дополнительные источники:
1. Попов, И.И. Вычислительная техника: учеб. пособие/ И.И. Попов, Т.Л. Партыка. – М.:
ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007.
2. Колдаев, В.Д. Архитектура ЭВМ: учеб. пособие/ В.Д. Колдаев, С.А. Лупин. – М.:
ФОРУМ: ИНФРА-М, 2009.
Интернет-ресурсы:
1. Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/mcoreproc/
2. Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/mpbasics/
3. Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2/
4. Интернет университет Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/atmcs/
5.
Интернет
университет
Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/ibmarcz/
6.
Интернет
университет
Информационных
http://www.intuit.ru/department/hardware/csorg/
технологий.
Форма
доступа:
технологий.
Форма
доступа:
технологий.
Форма
доступа:
технологий.
Форма
доступа:
технологий.
Форма
доступа
технологий.
Форма
доступа
13
4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ
Контроль и оценка результатов освоения учебной 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
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:
работать с различными системами Наблюдение, оценка выполнения задания
счисления;
(практические работы 1-2)
работать с файловыми системами ЭВМ;
Наблюдение, оценка выполнения задания
(практическая работа 3)
строить архитектуру вычислительных Наблюдение, оценка выполнения задания
систем по принципам Фон Неймана;
(практические работы 4-5), подготовка
рефератов
решать логические задачи устройств Наблюдение, оценка выполнения задания
управления работой вычислительных (практические работы 6-7), подготовка
устройств;
рефератов
организовывать
работу
памяти Наблюдение, оценка выполнения задания
вычислительных систем
(практические работы 8-10)
организовывать
работу
процессоров Наблюдение, оценка выполнения задания
вычислительных систем;
(практические работы 11-14)
организовывать управление ресурсами Наблюдение, оценка выполнения задания
вычислительных систем; осуществлять (практическая работа 15), подготовка
поддержку
функционирования докладов,
рефератов,
выступлений,
информационных систем.
подготовка рефератов
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:
логики вычислительных систем;
Наблюдение за разработкой логических
устройств в программах тренажерах
принципы работы основных логических Наблюдение, оценка выполнения задания,
блоков систем;
подготовка проектов логических устройств
классификацию
вычислительных Наблюдение, оценка выполнения задания
платформ и архитектур;
параллелизм
и
конвейеризацию Наблюдение, оценка выполнения задания
вычислений;
основные
конструктивные
элементы Наблюдение, оценка выполнения задания,
средств
вычислительной
техники, подготовка
докладов,
выступлений,
функционирование,
программно- рефератов
аппаратная совместимость;
построение цифровых вычислительных Наблюдение, оценка выполнения задания,
систем и их архитектурные особенности.
подготовка выступлений, рефератов
14
5. ТЕМАТИКА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Раздел
программы, тема
Раздел 1
Представление
информации в
вычислительных
системах
Раздел 2
Архитектура и
принципы работы основных
логических
блоков
вычислительных
систем
Тематика самостоятельной работы
СРС №1
1. Выполнение операций над числами в системах
счисления.
2. Кодирование текстовой информации.
СРС №2
Подготовка презентации: Назначение интерфейсов.
Настройка сетевого оборудования.
СРС 3
Разработка схем триггеров и устройств на основе
триггеров в программе Wewb 41
СРС 4
1. Подготовка сообщения: Способы организации верхней
памяти.
2. Подготовка сообщения: Настройка BIOS.
СРС 5
Подготовка доклада: Регистры процессора. Команды
процессора.
СРС 6
Подготовка доклада: Управление памятью процессора,
переключение
задач,
используя
интернет-сайт:
http://www.intuit.ru/user?destination=studies%2Fcourses%2F5
97%2F453%2Finfo
Раздел 3
СРС 7
Вычислительные Подготовка рефератов, в которых: Сформировать
системы
основные принципы построения вычислительных систем.
Показать на примерах использование вычислительных
систем в науке и промышленности.
Количество
часов
6
2
6
6
2
2
6
Итого 30
15
6. ЛИСТ ИЗМЕНЕНИЙ И ДОПОЛНЕНИЙ, ВНЕСЕННЫХ В РАБОЧУЮ
ПРОГРАММУ
№ изменения, дата внесения, № страницы с изменением
Было
Основание:
Подпись лица, внесшего изменения
Стало