Главная > Учебно-методический комплекс


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра информатики и информационной безопасности

Одобрено УМС факультета
информационных технологий

Архитектура ЭВМ и систем

Учебно-методический комплекс

Для специальности:
230201 «Информационные системы и технологии»

Москва 2010

Авторы-составители:

Манохин Ю.П., к. ф-м н., доцент кафедры информатики и информационной безопасности.

Чекмарев Ю.В., к.т.н., профессор кафедры информатики и информационной безопасности.

Учебно-методический комплекс «Архитектура ЭВМ и систем» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 230201 «Информационные системы и технологии».

Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общепрофессиональных дисциплин и является обязательной для изучения.

© Российский государственный торгово-экономический университет, 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Инновационные технологии, используемые в преподавании курса
«Архитектура ЭВМ и систем» ………………………………………………..4

1. Цель, задачи и предмет дисциплины……………………………………….4

2. Требования к уровню освоения дисциплины………………………………5

3. Объем дисциплины………………………………………………………….6

3.1. Объем дисциплины и виды учебной работы……………………………...6

3.2 Распределение часов по темам и видам учебной работы………………7

4. Содержание курса……………………………………………………………………...8

5. Темы практических занятий……………………………………………………….14

6. Задания для самостоятельной работы студентов……………………………..20

7. Вопросы для подготовки к экзамену…………………………………………….25

8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины…………………………….29

8.1 Литература………………………………………………………………………..29

8.2 Методическое обеспечение дисциплины………………………………..30

8.3 Материально-техническое
и информационное обеспечение дисциплины………………………………..30

Глоссарий………………………………………………………………………………….31

Инновационные технологии, используемые в преподавании курса «Архитектура ЭВМ и систем»

Круглый стол – один из наиболее эффективных способов для обсуждения острых, сложных и актуальных на текущий момент вопросов в любой профессиональной сфере, обмена опытом и творческих инициатив. Такая форма общения позволяет лучше усвоить материал, найти необходимые решения в процессе эффективного диалога. Проведение круглых столов как наиболее эффективного метода применяется для обсуждения сложных и актуальных вопросов в области:

  • информационных технологий в управлении ЭВМ и анализа архитектурных особенностей построения конкретных персональных ЭВМ и вычислительных систем (тема 1, 6,7,11);

  • назначения аппаратного и прогpаммного комплексов ЭВМ, особенности их функционирования в различных режимах работы (тема 2, 4,8,9).

Метод проектов – это комплексный метод обучения, результатом которого является создание какого-либо продукта или явления. В основе учебных проектов лежат исследовательские методы обучения (самостоятельная работа студентов, работа в рамках научного кружка). Метод проектов применяется как комплексный метод обучения, в результате которого студенты самостоятельно готовят доклады (самостоятельная работа студентов по темам 1,2,3,4,5,6,7,8,9).

1. Цель, задачи и предмет дисциплины

Курс “Архитектура ЭВМ и систем” является одним из базовых для

изучения программного обеспечения ЭВМ и алгоритмических языков, поэтому большая роль отводится анализу архитектурных особенностей построения конкретных персональных ЭВМ и вычислительных систем.

Целью данной дисциплины является изучение теоретических основ и принципов построения вычислительных машин и систем, их функциональной и структурной организации, характеристик основных устройств персональных ЭВМ (ПЭВМ) и вычислительных систем, режимов работы ЭВМ и систем, организации вычислительного процесса, взаимодействия аппаратных и программных средств.

Задачами дисциплины “Архитектура ЭВМ и систем” являются:

  • ознакомление с устройством, основными характеристиками, принципами функционирования ЭВМ и систем;

  • раскрытие роли программного обеспечения и его взаимосвязи с аппаратными средствами;

  • анализ рынка аппаратных и пpогpаммных средств ЭВМ, современного состояния и перспектив его развития;

  • приобретение практических навыков работы на ЭВМ с учетом особенностей организации, архитектурных и функциональных возможностей ЭВМ различных классов и вычислительных систем.

2. Требования к уровню освоения дисциплины

Изучение дисциплины Курс “Архитектура ЭВМ и систем” должно опираться на знания в области физики, математики, информатики, программирования и других дисциплин. Дисциплина обеспечивает изучение алгоритмических языков, программного обеспечения и других профилирующих дисциплин.

В результате изучения дисциплины студент должен:

  • уметь оценивать технико-эксплуатационные возможности ЭВМ и вычислительных систем;

  • знать принципы построения, состав, назначение аппаратного и пpогpаммного комплексов ЭВМ, особенности их функционирования и реализации различных режимов работы вычислительных систем;

  • усвоить характеристики основных устройств персональных ЭВМ и вычислительных систем;

  • уметь разбирать и собирать персональный компьютер, проводить установку и настройку операционного и прикладного программного обеспечения;

  • приобрести практические навыки эффективного использования аппаратных и пpогpаммныех средств ЭВМ при решении экономических и других задач.

Успешному освоению материала курса должна способствовать практическая работа студентов с имеющимися в университете техническими средствами: ПЭВМ, локальными сетями и телекоммуникационными системами, а также решение студентами как учебных, так и реальных задач с применением вычислительной техники и технических средств сбора и обработки информации.

3. Объем дисциплины

3.1. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Количество часов по очной форме обучения

№№ семестров

3

Аудиторные занятия:

54

лекции

36

практические и семинарские занятия

18

Самостоятельная работа

48

Всего часов на дисциплину

102

Текущий контроль

(количество, №№ семестров)

контр. раб.

№№ 1, 2

– 3 сем.

Виды итогового контроля (экзамен, зачет)

- №№ семестров

Экзамен – 3 сем.

3.2 Распределение часов по темам и видам учебной работы

Форма обучения – очная

Названия разделов и тем

Всего часов по учебному плану

Виды учебных занятий

Аудиторные занятия, из них

Самостоятельная работа

лекции

практ. занятия

Раздел 1. Функциональная и структурная организация ЭВМ и систем

1. Развитие вычислительной техники и основные характеристики ЭВМ

2

2

_

_

2. Принципы построения ЭВМ и вычислительных систем

6

2

2

2

3. Информационно-логические основы ЭВМ

10

2

2

6

4. Элементы и узлы ЭВМ

12

4

2

6

5. Программное обеспечение ЭВМ и вычислительных систем

10

2

2

6

6. Функциональная и структурная организация ЭВМ и ВС

8

2

2

4

7. Центральный процессор

10

4

2

4

8. Внутренние запоминающие устройства

9

4

1

4

9. Внешние запоминающие устройства

7

4

1

2

10. Устройства ввода и вывода

5

2

1

2

11. Организация обмена информацией между ЦП, внутренней памятью и внешними устройствами

7

2

1

4

Раздел 2. . Многопрограммные вычислительные системы

12. Аппаратно-программные средства для реализации многопрограммных режимов работы

4

2

2

13. Параллельные вычислительные системы

8

2

2

4

14. Перспективы развития ЭВМ и вычислительных систем

4

2

2

Итого:

102

36

18

48

4. Содержание курса

Раздел 1. Функциональная и структурная организация ЭВМ и систем

Тема 1. Развитие вычислительной техники и основные характеристики ЭВМ

Предмет и содержание курса, взаимосвязь курса со смежными

дисциплинами. Место и роль вычислительной техники и информатики на современном этапе. Краткий обзор истории развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ. Эволюция ЭВМ и вычислительных систем (ВС). Основные характеристики семейств ЭВМ различных классов. Понятие о суперЭВМ, мини- и микроЭВМ. Основные области и формы применения ЭВМ.

Тема 2. Принципы построения ЭВМ и вычислительных систем

Обобщенная структурная схема ЭВМ. Состав устройств, их назначение и взаимодействие. Принцип программного управления. Особенности фон-Неймановской архитектуры ЭВМ. Последовательность прохождения информации при обработке на ЭВМ. Архитектура информационно- вычислительных систем. Понятие о программном обеспечении (ПО) ЭВМ.

Тема 3. Информационно-логические основы ЭВМ

Этапы подготовки информации для обработки на ЭВМ. Представление информации на различных этапах подготовки и обработки данных на ЭВМ. Системы счисления, применяемые в ЭВМ, их характеристика. Формы представления числовой и алфавитной информации в ЭВМ. Машинные коды. Алгоритмы выполнения арифметических операций над машинными кодами в различных формах их представления. Операции над десятичными числами. Форматы данных в современных ЭВМ и ВС. Роль и место алгебры логики в цифровой вычислительной технике. Функционально-полные наборы логических элементов. Комбинационные схемы, основные методы их построения.

Тема 4. Элементы и узлы ЭВМ

Классификация элементов ЭВМ. Техническая реализация запоминающих и логических элементов. Стандартизация системы элементов в ЭВМ и их обозначения. Регистры, счетчики, дешифраторы, сумматоры их назначение, принципы функционирования. Структура и состав основных модулей микропроцессорных комплектов БИС. Направление развития микропроцессорных комплектов.

Тема 5. Программное обеспечение ЭВМ и вычислительных систем.

Назначение и состав программного обеспечения. Его роль в организации вычислительного процесса. Характеристика проблемно-ориентированного и прикладного ПО. Особенности ПО вычислительных систем. Операционные системы, их типы, состав и функции. Понятие о машинных языках современных ЭВМ и ВС. Структура и система команд ПЭВМ.

Тема 6. Функциональная и структурная организация ЭВМ и ВС

Общие принципы функциональной и структурной организации современных ЭВМ и ВС. Организация функционирования ЭВМ с магистральной архитектурой. Основные характеристики центральных и периферийных устройств, интерфейса системной шины. Классификация периферийных устройств. Взаимодействие центральных и периферийных устройств. Структурная организация и взаимодействие узлов и устройств ЭВМ при выполнении основных команд ЭВМ. Системы адресации. Технология выполнения основных команд ЭВМ и ее отображение в виде структурных схем.

Тема 7. Центральный процессор

Назначение и структура центрального процессора (ЦП). Состав устройств. Центральное устройство управления (ЦУУ). Классификация ЦУУ. Обобщенные структурные схемы ЦУУ. Микропрограммный и аппаратный способы управления ЭВМ. Арифметико-логические устройства (АЛУ): назначение, основные характеристики, обобщенная структурная схема. Взаимодействие блоков АЛУ при выполнении различных арифметических и логических операций. Структура базового микропроцессора (МП) современных моделей компьютеров фирмы Intel, взаимодействие его узлов и блоков. Скалярная и мультискалярная архитектура МП. Характеристика и архитектурные особенности семейства МП фирмы Intel. МП фирм Cyrex и AMD. Система команд МП фирмы Intel. Работа МП при выполнении команд. Конвейер команд, прогнозирование переходов.

Сопроцессоры, их назначение, классификация. RISC- и CISC-процессоры, их

использование в ПЭВМ будущих поколений.

Тема 8. Внутренние запоминающие устройства.

Запоминающие устройства (ЗУ), назначение, основные характеристики. Классификация ЗУ. Иерархическая структура ЗУ. Сверхоперативная память: регистровая память, стековая память, кэш-память. Оперативная память (ОП), ее назначение, способы записи и считывания информации. Размещение информации в ОП персонального компьютера. Адресуемая единица информации. Запись и чтение различных информационных единиц (полуслова, слова, двойного слова, расширенного слова). Реальный и защищенный режимы работы ОП. Особенности адресации при линейной и сегментной организации ОП. Постоянная память, ее назначение, принципы перезаписи информации. Понятие ассоциативной памяти.

Тема 9. Внешние запоминающие устройства

Назначение и классификация внешних запоминающих устройств (ВЗУ), их основные параметры. Типы магнитных носителей информации. Способы кодирования, записи и считывания данных на магнитных носителях. Диски, их устройство, типы и характеристики.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). Размещение информации на дисках: дорожки, сектора, кластеры. Логическая структура диска. Форматирование дисков: физическая разметка, логическое и системное форматирование. Характеристики НЖМД.

Оптические запоминающие устройства. Конструктивные особенности построения, принципы нанесения и считывания информации, основные характеристики.

Тема 10. Устройства ввода и вывода.

Назначение, классификация и основные характеристики устройств ввода- вывода. Устройства общения оператора с ЭВМ. Клавиатуры. Дисплеи и дисплейные станции. Печатающие устройства и графопостроители. Читающие автоматы (сканеры). Манипуляторы. Сканеры. Принципы преобразования и распознавания информации.

Тема 11. Организация обмена информацией между ЦП, внутренней памятью и внешними устройствами

Средства организации параллельной работы ЦП и внешних устройств. Системы ввода-вывода. Интерфейсы ввода-вывода. Особенности программного управления вводом-выводом. Концепция виртуальных устройств. Физический и логический уровень интерфейсов в ПК типа IBM PC. Синхронный и асинхронный обмен, прямой доступ к памяти (ПДП). Назначение ПДП, функции и принцип действия контроллера ПДП. Интерфейс системной шины. Способы организации совместной работы периферийных и центральных устройств в вычислительных системах. Система управления вводом-выводом в ВС на физическом уровне.

Раздел 2. Многопрограммные вычислительные системы

Тема 12. Аппаратно-программные средства для реализации многопрограммных режимов работы.

Организация многопрограммного (многозадачного) режима работы ВС и ПЭВМ. Система прерываний и приоритетов, их назначение. Виды прерываний. Алгоритм обработки прерываний. Функции операционной системы в управлении прерыванием. Принцип действия прерывания в ПК типа IBM PC. Приоритеты и дисциплины обслуживания прерываний.

Динамическое распределение памяти. Понятие виртуальной памяти.

Страничная и сегментная организация памяти. Системы защиты памяти, их виды и назначение. Защита памяти по ключам. Проверка уровня привилегий.

Тема 13. Параллельные вычислительные системы

Классификация и особенности архитектуры вычислительных систем различных типов. Типовые структуры и характеристики ВС. Уровни и средства комплексирования средств вычислительной техники. Области применения и эффективность использования вычислительных комплексов. Технико-эксплуатационные характеристики многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем. Матричные, конвейерные, потоковые и ассоциативные ВС. Модель взаимодействия открытых систем и ее модификации в Локальных Вычислительных Сетях (7-ми уровневая модель). Использование ПЭВМ в вычислительных системах в качестве периферийного процессора, процессора ввода-вывода, удаленного интеллектуального терминала, концентратора сообщений в телекоммуникационных системах. Показатели эффективности различных режимов работы ВС.

Тема 14. Перспективы развития ЭВМ и вычислительных систем.

Общие тенденции совершенствования средств вычислительной техники. Развитие элементной базы и логической структуры ЭВМ. Влияние микроэлектроники на развитие ПЭВМ. Характеристика последних моделей ЭВМ различных классов. Пути совершенствования конфигурации вычислительных машин, структур различных устройств ЭВМ. Примеры построения ЭВМ и ВС нетрадиционных архитектур. Повышение производительности ЭВМ за счет совершенствования алгоритмов обработки информации. Характеристика ЭВМ пятого поколения.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Архитектура эвм и систем учебно-методический комплекс

    Учебно-методический комплекс
    ... УМС факультета информационных технологий АрхитектураЭВМ и системУчебно-методическийкомплекс Для специальности: 230201 ... по сути, простейшим транслятором. АрхитектураЭВМ и системУчебно-методическийкомплекс В авторской редакции Верстка Рогачёвой ...
  2. АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ

    Учебно-методический комплекс
    ... технологий Кафедра информационных систем Семихин Д.В. АРХИТЕКТУРАЭВМ И СИСТЕМУчебно-методическийкомплекс для студентов специальности ... университета 2011 Семихин Д.В. АРХИТЕКТУРАЭВМ И СИСТЕМ. Учебно-методическийкомплекс. Рабочая программа для ...
  3. 2011 г ПРОТОКОЛЫ И ИНТЕРФЕЙСЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Учебно-методический комплекс

    Документ
    ... информационных систем А. Ю. Ощепков ПРОТОКОЛЫ И ИНТЕРФЕЙСЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМУчебно-методическийкомплекс. Рабочая ... Г, Иванова О.Г., Ю.С. Сербулов Ю.С., В.Н. Точка В.Н. АрхитектураЭВМ и систем: учебное пособие. – Тамбов; М.; СПб; Баку; Вена ...
  4. 2011 г ИНТЕРФЕЙСЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Учебно-методический комплекс

    Документ
    ... Кафедра информационных систем А. Ю. Ощепков ИНТЕРФЕЙСЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМУчебно-методическийкомплекс. Рабочая программа ... Г, Иванова О.Г., Ю.С. Сербулов Ю.С., В.Н. Точка В.Н. АрхитектураЭВМ и систем: учебное пособие. – Тамбов; М.; СПб; Баку; Вена ...
  5. Организация эвм и систем

    Учебно-методический комплекс
    ... Кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ и СИСТЕМУЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙКОМПЛЕКС Институт информационных систем и вычислительной техники ...

Другие похожие документы..