ОП.1 основы архитектура устройства и

ФГБОУ ВПО «Московский государственный гуманитарный
университет имени М.А. Шолохова»
Экономико-технологический колледж
(на правах факультета)
ПРОГРАММА ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ:
ОП.01 ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ, УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
специальность 230401 Ингформационные системы
Москва
2014
ОДОБРЕНА
Предметно-цикловой комиссией естественнонаучных и компьютерных дисциплин
Разработана на основе Федерального
государственного образовательного
стандарта по специальности 230 401 Информационные системы
Протокол № 1
от «28» августа 2014г.
Председатель предметно-цикловой комиссии
_______________ Л.Н. Тарджиманян
Заместитель директора поУР
_______________ С.П. Кожиченкова
Автор: Мартынов Алексей Викторович, преподаватель экономико-технологического
колледжа МГГУ им. М.А. Шолохова
Рецензент: Ольга Юрьевна Худякова, к.т.н., профессор, зав. кафедрой Информатики
и математики Международного института экономики и права
СОДЕРЖАНИЕ
ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СТРУКТУРА и СОДЕРЖАНИЕ
ПЛИНЫ
стр.
4
УЧЕБНОЙ ДИСЦИ-
6
УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ
14
КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
15
1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
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 специальностью
СПО 230115 Программирование в компьютерных системах.
Программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном
профессиональном образовании при наличии основного (общего) образования. Опыт работы не требуется.
1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной
образовательной программы:
Учебная дисциплина «ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ, УСТРОЙСТВО
И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
» входит в состав профессионального цикла общеобразовательных дисциплин
ОСНОВНОЙ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ
ОБРАЗОВАТЕЛЬЛНОЙ
ПРОГРАММЫ
СРУДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
БАЗОВОЙ ПОДГОТОВКИ
1.3. Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам
освоения учебной дисциплины:
Изучение архитектуры компьютерных систем направлено на достижение следующих целей
 освоение и систематизация знаний по выбору типовых методов и способов выполнения профессиональных решения задач, относящихся к
объектам архитектуры компьютерных систем; построению таблиц истинности и логических схем основных логических блоков компьютера,
позволяющих осуществлять их синтез; средствам системного программирования; средствам диагностики основных логических блоков компьютерных систем.
 овладение умениями использовать общепользовательские инструменты информационно-коммуникационных технологий и настраивать их
для нужд пользователя в целях получения информации о параметрах
компьютерной системы и компонентов программного обеспечения;
синтезировать цифровые устройства компьютерной логики, в том числе
шифраторы, дешифраторы, сумматоры; создавать программы на языке
программирования по их описанию; ориентироваться в условиях частой
смены технологий в профессиональной деятельности;
 развитие самостоятельного и алгоритмического мышления, способностей к формализации при решении задач, элементов системного мышления; чувства коллективизма;
 воспитание чувства ответственности за результаты своего труда и работу членов команды; формирование установки на позитивную социальную деятельность в информационном обществе, на недопустимости
действий, нарушающих правовые, этические нормы работы с информацией;
 приобретение опыта поиска и использования информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, проектной
деятельности, практической работы с типовыми устройствами компьютера, пошагового выполнения программ и поиска неисправностей на
платах, создания информационных объектов различного типа с помощью современных программных средств; схемотехнического построения компьютерных элементов, коллективной реализации информационных проектов.
В результате освоения учебной дисциплины «АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ» обучающийся должен уметь:
- получать информацию о параметрах компьютерной системы;
- подключать дополнительное оборудование и настраивать связь между
элементами компьютерной системы;
- производить инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем.
В результате освоения учебной дисциплины «АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ» обучающийся должен знать:
базовые понятия и основные принципы построения архитектур вычислительных систем;
типы вычислительных систем и их архитектурные особенности;
организацию и принцип работы основных логических блоков компьютерных систем;
процессы обработки информации на всех уровнях компьютерных архитектур;
основные компоненты программного обеспечения компьютерных систем;
основные принципы управления ресурсами и организации доступа к этим
ресурсам.
1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение программы учебной
дисциплины «АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ»:
максимальной учебной нагрузки обучающегося 144 часа, в том числе:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 96 часов;
самостоятельной работы обучающегося 48 часов.
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:
лабораторные работы
практические занятия
Самостоятельная работа обучающегося (всего)
Объем часов
61
34
0
34
27
2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины «АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ»
Наименование разделов и
Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические
Объем
Уровень
тем
занятия, самостоятельная работа обучающихся
часов
усвоения
1
2
3
4
34
Архитектура и
структура вычислительных машин и систем
Тема 2.1.
Принципы технической
реализации модели коллектива вычислителей
Тема 2.2.
Процессы обработки
информации на всех
Содержание учебного материала
1.
Принципы построения вычислительных систем (ВС). Архитектурные свойства ВС. Способы повышения производительности ЭВМ
при обработке информации. Системы параллельного программирования.
2.
Способы классификации ВС. Многомашинные и многопроцессорные ВС. Уровни и средства комплексирования.
3.
Классификация вычислительных систем. Параллельные алгоритмы
Лабораторные работы
Практические занятия
Контрольные работы
Самостоятельная работа обучающихся
1.
Подготовка презентаций по темам:
«Способы повышения производительности ЭВМ при обработке информации»
«Языки параллельного программирования».
«Многомашинные и многопроцессорные ВС»
2
Подготовка доклада «Параллельные алгоритмы»
Содержание учебного материала
7
6
2
1
2
1
2
4
2
1
2
6
2
2
уровнях компьютерных
архитектур
1
2
1.
Алгоритмы маршрутизации. Методы передачи данных. Передача
данных между двумя процессорами и широковещательная передача
Латентность и пропускная способность сети .
2.
Организация памяти вычислительных систем
3.
Основные принципы управления ресурсами и организации доступа
к этим ресурсам.
Лабораторные работы
Практические занятия
Изучение регистров и принципов их работы
Изучение принципов работы микрокомпьютера на примере 8051:
(Управляющие подпрограммы; Команды передачи данных; Порты вводавывода; Арифметические и логические операции; Операции передачи
управления)
Изучение принципов работы микрокомпьютера на примере 8051:
(Внешние прерывания; Таймеры и счетчики событий; Поиск неисправностей – тестирование; Использование клавиатуры и дисплея; Последовательная передача)
Изучение микроконтроллера Intel 8051 и принципов его работы:
(Сигналы микрокомпьютера; Программируемый таймер;
Периферийный интерфейс; Сигналы аналоговых устройств;
Интерфейс связи; Объединение периферийных устройств)
Изучение процессов обработки информации на всех уровнях компьютерной архитектуры RISC на примере 32-разрядного -процессора 80960SA
(Среда Отладчика; Загрузка и отладка; Команды перемещения данных;
Порт 8255 и команды ввода-вывода (I/O) ;
8
3
2
4
1
2
2
1
1
14
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
Раздел 3.
Типы вычислительных
систем и их архитектурные особенности
Тема 3.1.
Векторные и векторноконвейерные вычисли-
2
Изучение процессов обработки информации на всех уровнях компьютерной архитектуры RISC на примере 32-разрядного -процессора 80960SA
(Арифметические команды; Логические команды и команды ветвления;
Основы подпрограмм; Основы прерываний; Последовательная передача
данных; Программирование UART;Цифро-аналоговое и аналогоцифровое преобразование (ЦАП и АЦП))
3
2
4
2
Изучение конфигурации компьютера, аппаратного мониторинга с помощью утилит AIDA 32 и стандартных утилит.
Контрольные работы
1.
Итоговая тестовая КР по теме ЕВ 153
2.
Итоговая зачетная КР по теме ЕВ 153
Самостоятельная работа обучающихся
1.
Разработка листов опорных знаний по теме: «Команды ассемблера»
2.
Графическое изображение структуры текста: Разработка листов
опорных знаний по разделу: «Архитектура и структура вычислительных машин и систем»
3.
Установка программной утилиты AIDA 32 . Получение информации
о параметрах домашней компьютерной системы с помощью утилит
AIDA 32 и стандартных утилит.
4.
Подготовка реферата «Настройка компьютерного обеспечения компьютерных систем»
2
2-3
4
2
2
14
8
3
2
2
1
2
2
2
8
Содержание учебного материала
1.
Понятие вектора и размещение данных в памяти. Понятие векторного процессора. Структура векторного процессора. Обработка длин9
4
2
1
тельные системы
ных векторов и матриц.
2.
Векторно-конвейерные вычислительные системы STAR-100, RAY
Y-MP C90
Лабораторные работы
Практические занятия
Контрольные работы
Самостоятельная работа обучающихся
1.
Подготовка презентации «PVP-архитектура»
1.
Обобщенная модель матричной ВС. Интерфейсная ВМ. Контроллер
массива процессоров. Массив процессоров. Структура процессорного элемента. Подключение и отключение процессорных элементов.
Сети взаимосвязей процессорных элементовю
2.
Ассоциативная память. Ассоциативные ВС. Систолические структуры
Лабораторные работы
Практические занятия
Контрольные работы
Самостоятельная работа обучающихся
1.
Подготовка презентаций «ВС ILLIAC IV», «Ассоциативные ВС»,
«Систолические структуры»
2.
Подготовка докладов по темам:
«Векторно-конвейерные вычислительные системы»
«Ассоциативная память»
«Систолические структуры»
3.
Подготовка рефератов:
«Основные компоненты программного обеспечения компьютерных
систем»;
«Основные принципы управления ресурсами ВС»
«Организации доступа к ресурсам ВС.»
Всего
1
0
2
1
2
2
2
2-3
1
2
1
6
2
2-3
2
2-3
2
2-3
61
1
1
3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
Реализация учебной дисциплины требует наличия:
 учебного кабинета «Информационные технологии»
 лабораторий «Вычислительной техники и компьютерных сетей»
 лаборатории №05 с учебным комплексом DEGEM.
Оборудование учебного кабинета:
 посадочные места по количеству обучающихся;
 рабочее место преподавателя;
 специализированная мебель;
 комплект учебно-методической документации;
 наглядные пособия;
 раздаточный материал к лабораторным и практическим занятиям;
 информационные стенды;
 материал для внеаудиторной работы по дисциплине.
Технические средства обучения:
 персональные компьютеры для оснащения рабочего места преподавателя и обучающихся с выходом в сеть Интернет;
 технические устройства для аудиовизуального отображения информации(интерактивная доска, микрофон, web-камера.).;
 мультимедийный проектор;
Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории «Вычислительной техники и компьютерных сетей»:
 автоматизированное рабочее место преподавателя;
 автоматизированные рабочие места обучающихся;
 мультимедийный проектор;
 аудиовизуальные средства обучения (интерактивная доска, микрофон,
web-камера.).
 принтер.
3.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
Основные источники:
1. Гергель, В. Теория и практика параллельных вычислений / В.П. Гергель. Бином. Лаборатория знаний, 2010. - 424 с.
12
2. Гуриков С.Р. Методические указания по проведению практических работ
по дисциплине «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем»: Красногорск: Красногорский оптико-электронный колледж, 2010 г. - 41 с.
3. Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: Форум: ИНФРА-М, 2010. – 512 с.
4. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера/ Э. Таненбаум. – СПб.: Питер,
2010. – 848 с.
5. Хорошевский, В. Архитектура вычислительных систем / В.Г. Хорошевский. Москва: МГТУ им. Баумана, 2010. - 520 с.
6. Copyright © 2011 by I.T.E. Innovative Technologies in Education.
/Методичесие материалы компании "Degem Systems Ltd." в лаборатории
нацпроекта №05
Дополнительные источники:
1. Ларионов, А. Вычислительные комплексы, системы и сети / А. М. Ларионов, С. А. Майоров, Г. И. Новиков. - Энергоатомиздат, 2011. - 288 с.
2. Цилькер, Б. Организация ЭВМ и систем / Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов. СПб.:
Питер - 2010, 672c.
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
Формы и методы контроля и
(освоенные умения,
оценки результатов обучения
усвоенные знания)
- получать информацию о парамет- Текущий контроль в форме:
рах компьютерной системы;
- практических занятий;
- подключать дополнительное обо- - рефератов;
рудование и настраивать связь - докладов;
между элементами компьютерной - контрольных работ по темам;
системы;
- самостоятельных работ;
- производить
инсталляцию
и - защита проектов;
настройку программного обеспе- - подготовка презентаций;
чения компьютерных систем.
- систематизации знаний в виде таббазовые понятия и основные лиц
принципы построения архитектур - решение индивидуальных задач
вычислительных систем;
типы вычислительных систем и
их архитектурные особенности;
Итоговый
контроль
в
форме
организацию и принцип работы контрольной работы
основных логических блоков
компьютерных систем;
процессы обработки информации на всех уровнях компьютерных архитектур;
основные
компоненты
программного обеспечения компьютерных систем;
основные принципы управления
ресурсами и организации доступа
к этим ресурсам.
14