МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный институт электроники и математики
(технический университет)
“Утверждаю”
Декан факультета АВТ
_______________ /К.О. Петросянц/
“____” _____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Наименование дисциплины: «Вычислительные машины, системы и сети»
Рекомендуется для направления подготовки: 220400 «Управление в технических
системах»
Специальность: 210100 «Управление и информатика в технических системах»
Квалификация выпускника: бакалавр
Факультет: Автоматика и вычислительная техника
Кафедра: Управление и информатика в технических системах
Москва – 2011 г.
1. Цели и задачи дисциплины
Цель преподавания дисциплины: студенты должны овладеть теоретическими и
практическими знаниями по архитектуре ЭВМ, вычислительных систем, комплексов и
сетей.
Задачи изучения дисциплины: студенты должны освоить принципы организации и
функционирования отдельных устройств и ЭВМ в целом.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Вычислительные машины, системы и сети» относится к математическому и
естественно-научному циклу, входит в его базовую часть.
Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента формируются на
основе курса «Информатика».
Дисциплина «Вычислительные машины, системы и сети» является предшествующей для
дисциплин «Технические средства автоматизации и управления», «Электронные
устройства технических систем», «Информационные сети и телекоммуникации».
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
 готовность учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной
и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной
деятельности (ПК-3)
 способность проводить вычислительные эксперименты с использованием стандартных
программных средств с целью получения математических моделей процессов и
объектов автоматизации и управления (ПК-20).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 основы двоичной арифметики и способы перевода чисел из одной системы счисления
в другую;
 способы представления числовой, текстовой и графической информации в ЭВМ;
 основы булевой алгебры и методы минимизации булевых функций;
 основы построения и функционирования комбинационных схем и цифровых
автоматов на базе логических элементов;
 принципы организации и архитектуру современных процессоров и микропроцессоров;
 архитектуру и язык ассемблера микропроцессоров серии Intel x86;
 организацию и принципы действия запоминающих устройств ЭВМ;
 основные типы и принципы действия систем ввода-вывода ЭВМ;
 принципы организации вычислительных систем и сетей ЭВМ.
Уметь реализовывать основные языковые конструкции и способы записи алгоритмов на
языке ассемблера микропроцессоров серии Intel x86.
Владеть средствами разработки, отладки, тестирования и документирования программ на
языке ассемблера микропроцессоров серии Intel x86.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Всего
часов / зачетных
единиц
108
3
4
54
54
-
-
-
Лекции
54
36
18
Практические занятия (ПЗ)
18
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Семестры
18
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
36
18
18
Самостоятельная работа (всего)
54
18
36
-
-
-
Экзамен
Зачет
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
часы
198
зачетные единицы
5,5
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
Наименование
раздела дисциплины
1. Основы двоичной
арифметики.
2. Способы
представления
информации в ЭВМ.
3. Основы булевой
алгебры.
4. Теоретические
основы построения
узлов ЭВМ.
5. Принципы
организации и
архитектура
современных
микропроцессоров.
6. Программирование
на языке ассемблера
Intel x86.
7. Принципы
организации систем
обработки
прерывания
программ.
Содержание раздела
Системы счисления. Позиционные и непозиционные
системы. Представление чисел в позиционной системе
счисления. Двоичная, восьмеричная, десятичная и
шестнадцатеричная системы. Способы перевода чисел из
одной системы счисления в другую.
Формы представления чисел в ЭВМ. Представление целых
чисел и чисел с плавающей запятой. Представление
отрицательных чисел, обратный и дополнительный коды.
Стандартные и специализированные форматы представления
чисел. Код ASCII и двоично-десятичный код. Хранение
текстовой и графической информации в памяти ЭВМ.
Теория булевых функций. Аксиомы и теоремы алгебры
логики. Доказательство теорем методом перебора всех
значений переменных. Элементарные функции,
дизъюнктивная и конъюнктивная нормальные формы
представления функции. Карты Вейча, минтермы и
макстермы. Методы упрощения булевых функций: метод
непосредственных преобразований и метод Вейча.
Физические формы представления сигналов в ЭВМ.
Математические модели схем ЭВМ. Логические элементы,
комбинационные схемы и цифровые автоматы. Функция
переходов и функция выходов автомата. Автоматы Мили и
Мура, элементарные автоматы. Узлы ЭВМ: триггеры,
регистры, счетчики, дешифраторы, мультиплексоры.
Построение временных диаграмм работы триггеров,
регистров и счетчиков.
Архитектура фон Неймана. Основные принципы построения
устройств обработки цифровой информации. Принципы
организации арифметико-логических устройств. Структура и
формат команд ЭВМ, кодирование команд. Способы
адресации данных.
Аппаратная и программная модель процессора Intel 8086.
Современные процессоры Intel x86: архитектура и система
команд, организация памяти, режимы адресации данных.
Программирование на языке Turbo Assembler фирмы
Borland: ввод, ассемблирование, компиляция и отладка
программ. Способы передачи параметров в подпрограммы.
Прерывание работы программы. Внутренние и внешние
запросы прерываний. Характеристики системы прерывания.
Насыщение системы прерывания. Классы прерываний.
Приоритетное обслуживание запросов прерывания. Опрос
источников прерывания. Векторное прерывание. Управление
приоритетом. Система прерываний микропроцессора Intel
8086. Контроллер прерываний IBM AT.
8. Организация и
принципы действия
запоминающих
устройств ЭВМ.
9. Принципы
организации систем
ввода-вывода.
10. Дисплеи и
видеоконтроллеры.
11. Организация и
принципы действия
печатающих
устройств.
12. Принципы
организации
вычислительных
систем и сетей ЭВМ.
Основные характеристики запоминающих устройств.
Адресная, ассоциативная и стековая организация памяти.
Структуры адресных запоминающих устройств. Статические
и динамические ОЗУ. Постоянные запоминающие
устройства. Внешние запоминающие устройства. Методы
записи информации на магнитный носитель.
Конструктивные особенности дисководов. Контроллеры
дисководов. Интерфейсы ATA и ATAPI.
Основные типы устройств ввода-вывода данных. Принципы
организации систем ввода-вывода. Прямой доступ к памяти.
Интерфейс с общей шиной и интерфейс с каналами вводавывода, основные параметры интерфейсов. Каналы вводавывода, монопольный и мультиплексный режимы передачи
данных. Методы передачи данных между устройствами
ЭВМ. Параллельный и последовательный порты IBM AT.
Основные типы и характеристики дисплеев. Особенности
растровых устройств, внутренняя организация памяти
контроллеров черно-белых и цветных дисплеев.
Контроллеры VGA и SVGA. Организация памяти
видеоконтроллера SVGA при работе в текстовом и в
графическом режиме. Линейная и страничная организация
видеопамяти. Функции VESA BIOS.
Основные типы печатающих устройств. Матричные,
струйные и лазерные принтеры. Графопостроители. Печать
изображения в растровом режиме. Наборы команд
принтеров Epson и Hewlett-Packard.
Многомашинные и многопроцессорные комплексы.
Локальные и глобальные сети ЭВМ.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
Наименование обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
Технические средства
автоматизации и управления
Электронные устройства
технических систем
Информационные сети и
телекоммуникации
№№ разделов данной дисциплины, необходимых
для изучения обеспечиваемых (последующих)
дисциплин
1
2
3
4
+
+
+
+
+
+
+
+
5
6
7
8
9
10
11
12
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
Наименование раздела
дисциплины
Лекц.
Практ. Лаб.
зан.
зан.
Семин.
СРС
Всего
1. Основы двоичной арифметики
4
4
2. Способы представления
информации в ЭВМ
3. Основы булевой алгебры
2
2
8
8
8
8
4
4
4. Теоретические основы построения
узлов ЭВМ
5. Принципы организации и
архитектура современных
микропроцессоров
6. Программирование на языке
ассемблера Intel x86
7. Принципы организации систем
обработки прерывания программ
8. Организация и принципы действия
запоминающих устройств ЭВМ
9. Принципы организации систем
ввода-вывода
10. Дисплеи и видеоконтроллеры
11. Организация и принципы действия
печатающих устройств
12. Принципы организации
вычислительных систем и сетей
ЭВМ
10
9
18
4
4
2
9
2
4
37
11
2
9
9
22
2
2
4
4
6. Лабораторный практикум
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1.
6
2.
6
3.
6
4.
10
5.
10
6.
8
7.
8
8.
9
Наименование лабораторных работ
Turbo Assembler фирмы Borland:
ассемблирование и компоновка программ.
Язык ассемблера процессора Intel 8086:
структура команд, простые режимы адресации
данных.
Язык ассемблера процессора Intel 8086:
сложные режимы адресации данных, передача
параметров в подпрограммы.
Контроллер VGA: регистры контроллера,
организация памяти в текстовом режиме.
Контроллер VGA: организация памяти в
графическом режиме.
Интерфейс ATA. Режим программного вводавывода.
Интерфейс ATAPI. Программирование
контроллера ATAPI.
Последовательный порт передачи данных.
Ручной манипулятор «мышь».
Трудоемкость
(часы/зачетные
единицы)
4
4
5
5
4
5
4
5
7. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Студент должен по индивидуальному заданию разработать и отладить программу на
языке ассемблера процессора Intel x86.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:













Абраш М. Таинства программирования графики. 1996.
Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем. 2006.
Григорьев В.Л. Программирование однокристальных микропроцессоров. 1987.
Григорьев В.Л. Микропроцессор i486. Архитектура и программирование (в 4-х
книгах). 1993.
Григорьев В.Л. Архитектура и программирование арифметического сопроцессора.
1991.
Гук М. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. 2002.
Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 2006.
Гук М. Дисковая подсистема ПК. 2001.
Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. 1985.
Кулаков В.Г. Программирование дисковых подсистем. 2002.
Кулаков В.Г. Программирование на аппаратном уровне. 2003.
Юров В.И. Assembler: Учебник. 2000.
Юров В.И. Assembler: Специальный справочник. – 2000.
б) дополнительная литература:









Богумирский Б.С. Руководство пользователя ПЭВМ: В 2-х частях. 1992.
Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник/Под ред.
А.Ю.Гордонова и Ю.Н. Дьякова. 1990.
Данкан Р. Профессиональная работа в MS-DOS. – 1993.
Джордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC, XT
и AT. – 1992.
Графические адаптеры EGA и VGA: Руководство по программированию. 1992.
Рудаков П.И., Финогенов К.Г. Программируем на языке ассемблера IBM PC. 1999.
Фролов А.В., Фролов Г.В. Аппаратное обеспечение IBM PC. 1992.
Фролов А.В., Фролов Г.В. Защищенный режим процессоров Intel 80286, 80386, 80486.
1993.
Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. 1987.
в) программное обеспечение:


операционная система MS DOS;
Турбо Ассемблер.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:


Google,
Yandex.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
ПЭВМ Се1егоп 7 шт.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Контроль успеваемости студентов осуществляется по результатам выполнения тестов,
контрольных и лабораторных работ.
Разработчик:
Кафедра «УиИТС», старший преподаватель Кулаков В.Г.
Эксперты:
____________________
(место работы)
___________________
(занимаемая должность)
_________________________
(инициалы, фамилия)
____________________
(место работы)
___________________
(занимаемая должность)
_________________________
(инициалы, фамилия)