2015_РП_Основы построения программно

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Департамент компьютерной инженерии
Рабочая программа адаптационной дисциплины
«Основы построения программно-аппаратного обеспечения
вычислительных систем и сетей».
для образовательной программы 09.04.01. Информатика и вычислительная техника
Разработчик программы:
1. Трубочкина Надежда Константиновна, д.т.н., профессор, [email protected]
Одобрена на заседании департамента Компьютерной инженерии «___» _________ 2015 г.
Руководитель департамента
С. А. Старых
____________________
Утверждена
Академический руководитель образовательной программы
Т. А. Потапова
«___» _________ 2015 г.
____________________
Москва, 2015
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями
университета и другими вузами без разрешения разработчика программы.
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
1. Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к
знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и
отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных
ассистентов и студентов образовательной программы 09.04.01 «Информатика и
построения
программно-аппаратного обеспечения вычислительных систем и сетей » (1
вычислительная
техника»,
изучающих
дисциплину
«Основы
курс магистратуры, 1 модуль, адаптационный курс).
Программа разработана в соответствии с ФГОС.
2. Цели и задачи освоения дисциплины


дать студентам представление о тематике изучаемых дисциплин в рамках
подготовки магистра образовательной программы 09.04.01 «Информатика и
вычислительная техника», в Департаменте компьютерной инженерии;
привить студентам навыки исследовательской работы, предполагающей
самостоятельное изучение рабочей документации, специфических инструментов и
программных средств, позволяющих получить информацию о конкретной
вычислительной системе.
3. Компетенции и результаты обучения студента, формируемые в результате
освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 основы построения аппаратного обеспечения современных ЭВМ и вычислительных
систем, назначение их отдельных подсистем, устройств и блоков;
 основы построения программного обеспечения современных ЭВМ и вычислительных
систем;
 основы построения программно-аппаратного обеспечения современных компьютерных
сетей.
Уметь:
 выбирать комплект технических и программных средств для получения информации о
программно-аппаратном обеспечении ВС.
Приобрести опыт:
 в тестировании ВС с применением специализированного программного обеспечения.
2
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Код
компете
нции по
порядку
ПК-1
ПК-2
ПК-3
ПК-5
ПК-6
ПК-7
ПК-8
ПК-9
ПК-10
Код
компетен
ции по
ЕК
Формулировка компетенции
А) инструментальные компетенции
в научно-исследовательской деятельности
Способен провести анализ научно-технической информации,
отечественного и зарубежного опыта по тематике исследований
Способен
организовать
и
провести экспериментальные
исследования на объектах профессиональной деятельности по
заданной методике
Способен
обработать
результаты
экспериментальных
исследований с применением современных информационных
технологий и технических средств
Способен составить обзоры, рефераты, отчеты, подготовить
научные публикации и доклады на научных конференциях и
семинарах по тематике своих исследований
Способен
провести
макетирование
новых
объектов
профессиональной деятельности на основе результатов
проведенных исследований
в проектной деятельности
Способен провести сравнительный анализ существующих
аналогов объектов профессиональной деятельности для техникоэкономического обоснования новых разработок
Способен обосновать принимаемое проектное решение,
применить критерии оценки эффективности проектного решения
при
проектировании
отдельных
программно-аппаратных
компонентов автоматизированных систем сбора, обработки,
передачи, хранения информации и управления, компьютерных
сетей и информационных систем в соответствии с техническим
заданием
Способен использовать современные инструментальные средства
и технологии программирования при разработке прикладного
программного обеспечения вычислительных средств и систем
различного функционального назначения
Способен подготовить график выполнения проектных работ,
3
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
ПК-11
ПК-12
рабочие чертежи, принципиальные схемы, исходные тексты
программ, наборы тестов и методики испытаний при разработке
объектов профессиональной деятельности, оформить перечень
конструкторской и программной документации по законченным
проектным и конструкторским работам
Способен провести проверку разработанной технической
документации на соответствие требованиям действующих
нормативных документов, государственных и отраслевых
стандартов
в эксплуатационной деятельности
Способен провести анализ эксплуатационных характеристик
объектов профессиональной деятельности для выработки
требований по их модернизации или замене
4. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к вариативному блоку
профессионального цикла, обеспечивающих подготовку бакалавров.
дисциплин,
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
 Информатика,
 Программирование на ЯВУ.
Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими
знаниями и компетенциями:
 знание ПК на уровне продвинутого пользователя,
 умение ориентироваться в глобальных компьютерных сетях.
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при
изучении следующих дисциплин:
 Вычислительные системы,
 Технология разработки программного обеспечения,
 Современные проблемы информатики и вычислительной техники,
 Беспроводные телекоммуникации,
 Технологии и средства передачи данных.
5. Объем дисциплины и виды учебной работы
Всего
часов
Вид учебной работы
4
Модули
1
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
Аудиторные занятия (всего)
16
16
Лекции
5
5
Практические занятия (ПЗ)
11
11
98
98
В том числе:
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Домашняя работа
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
Э
часы
114
6. Тематический план и содержание дисциплины
Аудиторные
Самостоячасы
тельная
Практ.
работа
Лекции
занятия
№
Название раздела
Всего
часов
1.
Основы построения аппаратного обеспечения
вычислительных систем
27
2
3
25
2.
Программная модель вычислительной
системы
27
1
2
25
3.
Основы построения программного
обеспечения вычислительных систем
27
1
4
24
4.
Основы построения программно-аппаратного
обеспечения компьютерных сетей
27
1
2
24
Итого:
114
5
11
98
7. Самостоятельная работа по дисциплине
Самостоятельная работа студентов предусматривает следующие виды работ:
5
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.





самостоятельное изучение лекционного материала;
поиск информационных ресурсов по пройденной теме в интернете;
подготовка к лабораторным работам;
самостоятельное изучение информационных источников по отдельным темам;
подготовка к экзамену.
8. Формы контроля знаний студентов
8.1. Порядок формирования оценок по дисциплине
1. Итоговая оценка за курс состоит из накопленной и экзаменационной. Накопленная
оценка складывается из оценки теоретических знаний и практических задач.
2. По итогам модуля должны быть представлены результаты самостоятельных
практических работ, заданных преподавателем по тематике курса .
3. По итогам модуля проводится экзамен.
8.2. Весовые коэффициенты:
 Теоретический курс в накопленной оценке: 20% (Kt=0,2)

Практические задания: 60% (Kh=0,6)

Экзамен: 20% (Ke=0,2)
Итоговая оценка вычисляется по формуле:
Оитоговая = Kt *Отесты + Kh *Опроекта + Ke *Оэкзамен
8.3. Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студентов
Формы контроля: тестирование для оценки теоретических знаний, практические задания с
ручной
проверкой.
Понедельный
контроль
выполнения
домашних
заданий
(самостоятельная работа). Экзамен.
ВНИМАНИЕ:
оценка
за
итоговый
контроль
блокирующая,
при
1
неудовлетворительной итоговой оценке (Оэкзамен = 0 баллов ) она принимается за
результирующую, независимо от накопленной.
Оценка «0» используется в случае, если студент не приступал к выполнению
формы контроля, а также при обнаружении нарушений, предусмотренных Порядком
применения дисциплинарных взысканий при нарушениях академических норм в написании
письменных учебных работ в Национальном исследовательском университете «Высшая
школа экономики», таких как списывание, двойную сдачу, подлоги, фабрикацию данных и
результатов работы.
6
1
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
Оитоговая= 0.
В диплом ставится результирующая оценка Оитоговая по учебной дисциплине.
9. Содержание дисциплины
РАЗДЕЛ 1. Основы построения аппаратного обеспечения вычислительных систем
Лекции – 2 часа. Темы: План работы на 1 модуль изучения дисциплины,
особенности функциональной и структурной организация ВС, подсистемы компьютера,
организация центрального процессора, основные управляющие и обрабатывающие блоки,
цикл выполнения машинной команды, принципы управления и способы обработки
данных, иерархия памяти компьютера, назначение разных типов памяти, типы
запоминающих устройств и принципы их работы, подсистема прерывания, подсистема
ввода/вывода.
Практические занятия – 3 часа. Темы: изучение аппаратного обеспечения
собственного компьютера.
Объем самостоятельной работы – 25 часа: самостоятельное изучение рабочей
программы по дисциплине и рабочего учебного плана 1 модуля магистратуры на текущий
учебный год, изучение материалов страницы дисциплины, выбор, установка и изучение
нужного СПО для выполнения практической работы, взаимодействие с преподавателем и
исправление ошибок.
Литература по разделу:
[2,3,4]
[1] – глава 1, 2, 3, 4, 5
[5] – глава 1
[6] – глава 1, 2,3, 5,7.
Формы и методы проведения занятий по разделу, применяемые учебные
технологии: лекция, обсуждение отдельных вопросов, самостоятельное изучение.
РАЗДЕЛ 2. Программная модель вычислительной системы
Лекции – 1 часа. Темы: многоуровневая архитектура компьютера, типы данных и
порядок их хранения в памяти.
Практические занятия – 2 час. Темы: прохождение теста №1.
Объем самостоятельной работы –25 часа: изучение лекционного материала,
информации в интернете.
Литература по разделу:
[1] – глава 5,7
[2]
Формы и методы проведения занятий по разделу, применяемые учебные
технологии: лекция, обсуждение отдельных вопросов, самостоятельное изучение.
РАЗДЕЛ 3. Основы построения программного обеспечения вычислительных
систем
Лекции – 1 час. Темы: классификация ПО, назначение и виды системного ПО,
прикладного ПО, инструментального ПО.
7
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
Практические занятия – 4 часа. Темы: изучение программного обеспечения
собственного компьютера.
Объем самостоятельной работы – 24 часа на подготовку к текущему контролю
(опросу).
Литература по разделу:
[1] – глава 6
[2]
Формы и методы проведения занятий по разделу, применяемые учебные
технологии: лекция, обсуждение отдельных вопросов, самостоятельное изучение.
РАЗДЕЛ 4. Основы построения программно-аппаратного обеспечения
компьютерных сетей
Лекции – 1 час. Темы: назначение и виды компьютерных сетей,
коммуникационное оборудование, семиуровневая модель сетевого взаимодействия,
программное обеспечение.
Практические занятия – 2 часа. Темы: прохождение теста №2.
Объем самостоятельной работы – 24 часа: изучение лекционного материала,
информации в интернете..
Литература по разделу:
[1] – глава 7
[2]
[5] – глава 1,2,3
Формы и методы проведения занятий по разделу, применяемые учебные
технологии: лекция, обсуждение отдельных вопросов, самостоятельное изучение.
Образовательные технологии




Занятия проходят в формате
прослушивания лекций,
обсуждения различных вопросов на практических занятиях,
выполнения заданий с помощью самостоятельно найденного ПО или возможностей
ОС,
самостоятельной работы.
Методические рекомендации преподавателю
При приёме выполненной работы студент должен продемонстрировать понимание
практических и теоретических вопросов, для чего
 составить указанный в задании отчёт по определённому шаблону,
 правильно дать ссылки на используемые литературные источники,
 при устной защите уметь ответить на вопросы преподавателя.
При обнаружении в излагаемом студентом объяснении пробела или ошибки
следует подробно объяснить студенту, почему излагаемое им объяснение является
некорректным. Работа при этом считается не выполненной. Студент может доработать
задание и попробовать сдать ещё раз. Количество попыток не ограничивается, но студент
должен сдать все задачи за отведённое время модуля.
8
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
Методические рекомендации студентам
Посещать лекции, изучать основную и дополнительную литературу по дисциплине,
выполнять и сдавать практические работы и тесты. По результатам выполнения составить
отчёт по форме. По тексту отчёта следует пояснить все этапы выполнения работы и
сделанные выводы.
Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
Текущий контроль состоит в приеме практических работ. Каждая работа
оценивается по 10-ти балльной шкале.
Тематика заданий текущего контроля
Соответствует тематике практических работ к разделам 1-4.
Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Итоговый контроль проводится в форме устного экзамена, состоящего из двух
вопросов по курсу лекций. Студенты, получившие накопленную оценку отлично (8-10
баллов) по текущему контролю, освобождаются от экзамена.
Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу для самопроверки
студентов.
1. Расскажите об основных подсистемах в структуре ЭВМ и ВС
2. Расскажите о порядке работы ЭВМ и ВС по выполнению программы
3. Расскажите об обрабатывающей подсистеме (ЦП) ЭВМ/ВС
4. Расскажите о подсистеме памяти ЭВМ/ВС
5. Расскажите о подсистеме ввода/вывода ЭВМ/ВС
6. Расскажите о подсистеме управления и обслуживания
7. Расскажите о Логической структуре ЦП
8. Иерархия памяти ЭВМ/ВС
9. Общие принципы организации системы прерывания программ
10. Многоуровневая архитектура компьютера
11. Способы хранения многобайтовых элементов в памяти компьютера
12. Расскажите о типах данных (операндов), которыми может оперировать современный
компьютер
13. Символьные данные (единичные символы или строки символов),
14. Натуральные двоичные числа (целые без знака)
15. Целые двоичные числа со знаком
16. Дробные двоичные числа
17. Двоично-десятичные данные
18. Вектора из нескольких целых или нескольких дробных двоичных чисел,
19. Указатели (ближние и дальние),
20. Теги и дескрипторы
21. Расскажите о составе ПО ВС
22. Расскажите о системном ПО
23. Расскажите об операционных системах
24. Расскажите о встроенном ПО
9
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
Расскажите о прикладном ПО
Расскажите об инструментальном ПО
Расскажите о программной модели компьютера (на примере Intel)
Расскажите о назначении регистров и группах регистров
Вычислительная сеть, как дальнейшее развитие распределённой ВС
Понятие Компьютерной сети и классификация сетей
Понятие ЛВС и виды классификации сетей
Сравнительная характеристика топологий ЛВС
Активное сетевое оборудование
Среды передачи данных в КС
Характеристики ЛВС
Базовая модель Open System Interconnection (OSI)
Расскажите о структуре и решаемых задачах ПО компьютерных сетей
Расскажите о структуре и решаемых задачах сетевых ОС
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Базовый учебник
1. Танненбаум Э. Архитектура компьютера, 5-е изд. – СПб. : Питер, 2011., 848 с.
(Норматив обеспеченности студентов – 100 %).
Основная литература.
2. Трубочкина Н.К. Моделирование 3D наносхемотехники. Бином. Лаборатория
знаний. М. 2012. 499с.
3. Арк Андреев, Геннадий Можаров, Владимир Сюзев. Многопроцессорные
вычислительные системы. Теоретический анализ, математические модели и
применение. Издательство: МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия: Информатика в
техническом университете. ISBN 978-5-7038-3439-8; 2011 г. 336 стр.
4. Карл И. Вигерс. Разработка требований к программному обеспечению / Software
Requirements. Издательство: Русская Редакция. ISBN 5-7502-0240-2; 2004 г. 576 стр.
Дополнительная литература
5. Таненбаум Э. Компьютерные сети, 4-е изд. – СПб. : Питер, 2003., 992 с..
6. Хамахер К., Вранешич З., Заки С. Организация ЭВМ. – СПб.: Издательство «Питер»,
Киев: Издательская группа BHV, 2003 (Норматив обеспеченности студентов – 100 %).
7. А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко. Вычислительные системы, сети и
телекоммуникации. Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. Под ред. А.П. Пятибратова. – М.:
Финансы и статистика, 2004.
8. Pentium II Processor Developer’s Manual.
(ftp://download.intel.com/design/PentiumII/manuals)
Программные средства
Для успешного освоения дисциплины, студент использует программные средства по
собственному усмотрению.
10
Национальный
экономики».
исследовательский университет «Высшая школа
Программа адаптационной дисциплины «Основы
построения
программно-аппаратного
обеспечения
вычислительных систем и сетей» для направления 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника» подготовки магистров.
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Практические занятия проводятся в дисплейном классе на PC-совместимых
персональных компьютерах с установленным лицензионным и свободнораспространяемым программным обеспечением. Для проведения лекционных занятий
используется проектор.
11