1 РП Архитектура ЭВМ ИСx - сибирский государственный

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирская Государственная Геодезическая Академия»
(ФГБОУ ВПО «СГГА»)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР
___________В.А. Ащеулов
“
”
2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ
Рекомендуется для подготовки дипломированного специалиста
230201 – Информационные системы и технологии
Новосибирск
2011 г.
1
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью освоения дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» является
формирование понимания основных принципов построения (организации, структуры
и архитектуры) вычислительных машин, систем и сетей.
Задачами изучения дисциплины являются:
1. Изучение принципов, методов и способов комплексирования аппаратных и
программных средств ЭВМ, систем и сетей при создании информационных
систем.
2. Изучение принципов применения компьютерных средств в информационных
системах.
3. Приобретение знаний и умений в применении методов анализа вычислительных
и информационных процессов в ЭВМ, системах и сетях.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» обучающийся
должен:
уметь:
 с помощью программных средств организовывать управление ресурсами
вычислительных систем;
 осуществлять поддержку функционирования информационных систем;
знать:
 построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности;
 принципы работы основных логических блоков систем;
 классификацию вычислительных платформ и архитектур;
 параллелизм и конвейеризацию вычислений;
 основные конструктивные элементы средств вычислительной техники,
функционирование, программно-аппаратная совместимость
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Виды учебной работы
Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля
102
54
36
18
48
2
Семестр
3
102
54
36
18
48
Экзамен
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
п\п
1
2
3
4
5
6
7.
8.
9.
4.1 Разделы дисциплины и виды занятий
Раздел дисциплины
Лекции
Основные характеристики, области
применения ЭВМ различных классов
2
Функциональная и структурная
организация процессора. Основные
стадии выполнения команд.
4
Организация памяти ЭВМ.
4
Организация прерываний в ЭВМ
Организация ввода-вывода;
периферийные устройства
Архитектурные особенности
организации ЭВМ различных классов,
параллельные системы
Понятие о многомашинных и
многопроцессорных вычислительных
системах
Матричные и ассоциативные
вычислительные сети. Конвейерные и
потоковые вычислительные сети
Сети ЭВМ, информационновычислительные системы и сети
Всего
ЛР
1
11
6
2
4
4
4
8
4
36
18
4.2. Содержание разделов дисциплины:
Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов
 области применения ЭВМ различных классов;
 классификация ЭВМ;
 понятие архитектуры ЭВМ;
 основные характеристики вычислительной техники;
 перспективы развития вычислительных средств.
Функциональная и структурная организация процессора. Основные стадии
выполнения команды
 структура процессора;
 структура и форматы команд;
 основные стадии выполнения команд, конвейер команд;
 структура АЛУ;
 конвейерные и блочные АЛУ;
 основные стадии выполнения команд.
Организация памяти ЭВМ
3
 классификация устройств памяти;
 адресная, ассоциативная и стековая организация памяти;
 динамическая память;
 статическая память;
 постоянная память;
 иерархия памяти;
 динамическое распределение памяти;
 организация КЭШ памяти.
Организация прерываний в ЭВМ
 виды и причины прерываний;
 контроллер прерываний.
Организация ввода-вывода; периферийные устройства
 каналы ввода – вывода;
 понятие об интерфейсах;
 прямой доступ к памяти;
 контроллер прямого доступа к памяти;
 прямой доступ к памяти в современных вычислительных устройствах;
 классификация периферийных устройств;
 клавиатура ЭВМ;
 внешние запоминающие устройства;
 видеоподсистема компьютера;
 дисплеи на ЭЛТ и жидкокристаллические дисплеи;
 принтеры;
 сканеры;
 средства ввода-вывода звуковой информации.
Архитектурные
особенности
организации
ЭВМ
различных
классов,
параллельные системы
 архитектурные особенности ПЭВМ;
 матричные, ассоциативные, конвеерные и потоковые вычислительные системы;
 организация мультипроцессорных вычислительных систем;
 системы массового параллелизма;
 кластеры вычислительных систем;
 основные классы параллельных систем, их характерные особенности;
 технологии параллельного программирования;
 способы оценки производительности супер-ЭВМ.
Понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах
 модели связи и архитектуры памяти;
 многопроцессорные системы с общей памятью;
 мультипроцессорная когерентность кэш-памяти;
 альтернативные протоколы;
 многопроцессорные системы с локальной памятью и многомашинные системы.
Матричные и ассоциативные вычислительные сети. Конвейерные и потоковые
вычислительные сети
 системы с конвейерной обработкой информации;
4
 матричные системы;
 ассоциативные системы;
 однородные системы и среды;
 функционально распределенные системы;
 системы с перестраиваемой структурой;
 конвейерные вычислительные сети;
 потоковые вычислительные сети.
Сети ЭВМ, информационно-вычислительные системы и сети
 конфигурация сетей;
 локальные и распределенные сети;
 перспективы развития вычислительной техники.
5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
№ № раздела
п\п дисциплины
1.
1,2
2.
2
3.
2
4.
2,3
5.
3
Тематика лабораторных занятий
Кодирование целых и вещественных чисел в
ЭВМ
Умножение целых чисел с помощью
побитовых операций
Деление целых чисел с помощью побитовых
операций
Получение адреса объекта в памяти ЭВМ и
содержимого регистров
Работа с магнитными дисками и дискетами
Часы
2
4
4
4
4
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература:
1. Деева Н.В. Архитектура ЭВМ и систем: Учебное пособие – Новосибирск: СГГА,
2006.– 104 с.
2. Деева Н.В. Архитектура ЭВМ и систем: Сборник описаний лабораторных работ
- Новосибирск: СГГА, 2009.– 43 с
3. Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных
систем [Электронный ресурс]: учебник / Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И.
Попов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : ФОРУМ, 2010. – 512 с. – Режим
доступа: http://znanium.com/bookread.php?book=201229. - Загл. с экрана.
4. Яшин В.Н. Информатика: аппаратные средства персонального компьютера
[Электронный ресурс]: Учеб. пособие / – М.: ИНФРА-М, 2008. — 254 с. —
(Высшее образование). – Режим доступа:
http://znanium.com/bookread.php?book=114937. - Загл. с экрана.
5
Дополнительная литература:
1. Бройдо В.Л. Архитектура ЭВМ и систем [Текст] : учеб.для вузов (Допущено) /
В.Л.Бройдо, О.П.Ильина, 2006. - 718 с.
2. Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем [Текст] : учеб. для вузов (Допущен) /
Б. Я. Цилькер, С. А. Орлов, 2006. - 668 с.
3. Соломенчук В.Г. Аппаратные средства персональных компьютеров [Текст] / В.
Г. Соломенчук, 2003. - 512 с.
4. Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Технические средства
информатизации [Электронный ресурс]: учебник / Н.В. Максимов, Т.Л.
Партыка, И.И. Попов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : ФОРУМ, 2010. – 608 с. –
Режим доступа: http://znanium.com/bookread.php?book=214957. - Загл. с экрана.
5. Партыка Т.Л., Попов И.И. Периферийные устройства вычислительной техники
[Электронный ресурс] : учебник / Т.Л. Партыка, И.И. Попов. – 2-е изд., перераб.
и доп. – М. : ФОРУМ, 2009. – 432 с. . – Режим доступа:
http://znanium.com/bookread.php?book=196206. - Загл. с экрана.
6. Гук М. Аппаратные средства IВМ РС. Бестселлер [Текст] : Энциклопедия / М.
Гук, 2003. - 928 с.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Компьютерный класс для выполнения лабораторных работ с необходимым
программным обеспечением.
Аудитория с наличием мультимедийного проектора, ноутбука или компьютера и
акустической системой (микрофоном). Сеть Internet.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным
стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки
дипломированного специалиста 230201 – Информационные системы и технологии,
утвержденным Минобразования России 17.03.2000 г.
Программу составил:
Бугакова Татьяна Юрьевна – доцент, кандидат технических наук, Сибирская
государственная геодезическая академия (СГГА).
Заведующий кафедрой
прикладной информатики
______________/Т.Ю.Бугакова/
Заведующий кафедрой
инженерной геодезии и
информационных систем
______________/В.А. Скрипников/
Программа утверждена на Совете ИГиМ
« 23 » 09
2011 г.
Протокол № 1 .
Директор института
______________С.В.Середович
6