АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГА РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ для специальности 2201

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ ГА
для специальности 2201
«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
Составлена в соответствии с Государственными
требованиями к минимуму содержания и уровню
подготовки выпускника по специальности 2201
”Вычислительные машины, системы и сети”
1. Пояснительная записка
Программа дисциплины “Архитектура вычислительных систем ГА” составлена в соответствии с современным развитием электронной вычислительной техники.
Дисциплина “Архитектура вычислительных систем ГА ” базируется на
знаниях, полученных при изучении предметов: «Цифровая схемотехника»,
«Электротехника», «Электронная техника».
Дисциплина изучается на II курсе в объеме 120 часа, из них 40 часов отводится на практические и лабораторные работы.
Дисциплина состоит из трех разделов:
Общие сведения о конструкции и архитектуре ЭВМ.
1. Архитектура персональных компьютеров.
2. Стандартные подсистемы ввода-вывода персональных компьютеров.
3. Особенности построения вычислительных систем ГА.
В разделе I изучаются принципы организации и конструкция персональных компьютеров.
В разделе II изучаются стандартные подсистемы ввода-вывода, расширяющие возможности системы персонального компьютера.
В разделе III изучаются вопросы построения вычислительных систем специального назначения.
Для лучшего усвоения учебного материала теоретические занятия необходимо проводить с применением технических средств обучения, плакатов, действующих изделий вычислительных систем.
По окончании изучения дисциплины учащийся должен
знать:
- историю развития и классификацию вычислительных систем;
- системы прерывания вычислительных процессов;
- архитектуру построения вычислительных систем;
- конструкцию персональных компьютеров;
- стандартные подсистемы ввода-вывода
- основные методы контроля и диагностики вычислительных систем
уметь:
- определять и изменять системные ресурсы персональных компьютеров;
- устанавливать конфигурацию персональных компьютеров;
- проводить модернизацию вычислительных систем.
- определять неисправности работы персональных компьютеров
Знания дисциплины необходимы для выполнения курсовых проектов и
освоения специального оборудования вычислительных и информационных систем.
Контроль знаний проводится в виде тестовых проверок и на экзамене.
2. Тематический план учебной дисциплины
Наименование разделов и
тем
1
Введение
Раздел 1. Архитектура
персональных компьютеров.
Тема 1.1. Архитектура
IBM PC XT
Тема 1.2. Архитектура
IBM PC AT
Итого по разделу 1
Раздел 2. Стандартные
подсистемы
вводавывода
персональных
компьютеров
Тема 2.1. Системные интерфейсы
персональных
компьютеров
Тема 2.2. Адаптеры параллельных и последовательных портов
Тема 2.3. Дисковые системы
Тема 2.4. Видеосистемы
Тема 2.5. Организация памяти персональных компьютеров
Тема 2.6. Модернизация
вычислительных систем
Итого по разделу 2
Раздел 3. Особенности
построения
вычислительных систем ГА
Итого по разделу 3
Всего по дисциплине
МаксиКоличество аудиторных
мальная
часов при очной форме
учебная
обучения
нагрузка Всего
ЛабоПракстуденратитов, час
торные ческие
работы работы
2
3
4
5
3
2
Самостоятельная
работа
студента
6
1
32
26
8
6
36
28
12
8
68
54
20
14
19
16
2
3
12
10
2
2
6
4
2
2
8
12
6
10
2
2
2
2
13
10
4
2
3
69
56
10
10
13
10
150
8
120
30
2
30
4
10
3. Содержание учебной дисциплины
Введение.
Цели и задачи предмета. Краткий обзор развития вычислительной техники. Основное содержание предмета и его связь с другими предметами специального
цикла. Общие сведения о конструкции и архитектуре ЭВМ. Область применения, основные классы ЭВМ и их характеристики. Шинная архитектура. Микропроцессорный комплект.
Самостоятельная работа:
- основные характеристики ЭВМ линии «Эльбрус» и «Крей»
Раздел 1. Архитектура персональных компьютеров
Знать:
- структурной и принципиальной схемы IBM PC XT/AT
Уметь:
- определять по структурной и принципиальной схеме IBM PC XT/AT состав и взаимодейсвие основных узлов персонального компьютера
Тема 1.1. Архитектура IBM PC XT
Адресное пространство системы. 8088, 8087 и их взаимодействие. Механизм формирования сигнала RESET.
Инициализация системы. Тактирование системы. Синхрогенератор 8284А.
Выработка сигналов READY, RESET, основных синхросигналов.
Циклы шины под управлением процессора. Контроллер шины 8288, системные буферы адреса и данных. Дешифрация портов ввода-вывода на системной плате и платах расширения.
Система прерываний. Общие сведения о прерываниях. Источники возникновения прерываний. Маскируемые и немаскируемые прерывания. Контроллер
прерываний 8259А. Векторное прерывание. Прямой доступ к памяти. Регенерация памяти.
Практическая работа 1. IBM PC XT. Инициализация системы.
Практическая работа 2. IBM PC XT. Тактирование системы.
Практическая работа 3. IBM PC XT. Система прерываний.
Практическая работа 4. IBM PC XT. Прямой доступ к памяти.
Самостоятельная работа:
- взаимодействие процессора и математического сопроцессора.
Тема 1.2. Архитектура IBM PC AT
Структурная схема IBM PC AT. Общие сведения о структурной схеме IBM
PC AT. Шинная архитектура. Микропроцессорный комплект. Назначение компонентов.
Адресное пространство системы. Режимы реальной, виртуальной работы
процессора. Адресное пространство портов ввода- вывода.
Инициализация системы. Механизм формирования сигнала RESET. Тактирование системы. Синхрогенераторы 82284, 8284A. Выработка сигналов SYSCLK, PROCCLK, PCLK.
Система прерываний. Особенности механизма немаскируемых прерываний.
Особенности механизма маскируемых прерываний. Каскадирование контроллеров 8259.
Прямой доступ к памяти. Регенерация памяти. Логика управления DRAM.
Конфигурирование системы. CMOS-память и часы реального времени. Периферийный порт В.
Практическая работа 5. IBM PC AT. Инициализация системы.
Практическая работа 6. IBM PC AT. Тактирование системы.
Практическая работа 7. IBM PC AT. Циклы шин под управлением процессора.
Практическая работа 8. IBM PC AT. Система прерываний.
Практическая работа 9. IBM PC AT. Прямой доступ к памяти.
Практическая работа 10. IBM PC AT. Регенерация памяти.
Самостоятельная работа:
- контроллер клавиатуры 8042
Раздел 2. Стандартные подсистемы ввода-вывода персональных компьютеров
Знать:
- системные ресурсы персонального компьютера и их разделение;
- методы и способы повышения эксплуатационной надежности вычислительных систем
Уметь:
- конфигурировать стандартные каналы ввода-вывода персональных компьютеров;
- тестировать различные подсистемы микропроцессорных устройств аппаратными, аппаратно-программными и программными средствами
Тема 2.1. Системные интерфейсы персональных компьютеров
Системная шина ISA. Передача данных. Прямой доступ к памяти. Прямое
управление шиной. Регенерация памяти. Прерывания. Конфигурирование интерфейсных карт ISA. Спецификация Plug and Play для шины ISA. Шина PC
104.
Системная шина PCI. Адресация устройств PCI. Протокол шины. Мосты
PCI. Конфигурирование.
Магистральный интерфейс AGP. Последовательная шина USB.
Вспомогательные последовательные интерфейсы и шины. Последовательные шины на базе интерфейса IIC. IIC, ACCESS.bus, SMBus Шина управления
SMI интерфейса МП. Интерфейс SPI. Интерфейс JTAG.
Практическая работа 11. Конфигурирование системы.
Самостоятельная работа:
- перспективные направления развития системных интерфейсов.
Тема 2.2. Адаптеры параллельных и последовательных портов
Адаптер параллельного порта. Регистры 378h (278h), 379h, 37Ah. Назначение бит в регистрах статуса и управления входными данными. Анализ работы
адаптера параллельного порта по принципиальной схеме.
Взаимодействие персонального компьютера с периферийными устройствами по параллельному каналу.
Адаптер последовательного порта. Адреса регистров портов ввода—вывода
3F8h (2F8h) (базовые). Анализ работы адаптера последовательного порта по
принципиальной схеме.
Взаимодействие устройств DTE, DCE. Стандарт RS 232C.
Лабораторная работа 1. Адаптер параллельного порта. Конфигурирование. Тестирование
Лабораторная работа 2. Адаптер последовательного порта. Конфигурирование.
Тестирование
Практическая работа 12. Адаптер последовательного порта. Передача сигналов
по интерфейсу RS 232С.
Самостоятельная работа:
- спецификация ЕРР, ЕСP.
Тема 2.3. Дисковые системы
Классификация дисковых подсистем. Контроллеры дисков. Принцип работы, назначение сигналов, совместимость устройств. Взаимодействие с центральными устройствами.
Практическая работа 13. Взаимодействие дисковых подсистем с центральными
устройствами.
Самостоятельная работа:
- стандарт EIDE.
Тема 2.4. Видеосистемы
Классификация видеосистем. Видеоадаптеры. Стандарты CGA, MDA, Hercules, EGA, VGA, SVGA. Основные характеристики, режимы работы.
Лабораторная работа 3. Установка в систему видеоадаптера.
Самостоятельная работа:
- спецификация VESA.
Тема 2.5. Организация памяти персональных компьютеров
Распределение адресного пространства памяти. Распределение адресного
пространства портов ввода-вывода, конфигурационных регистров. Виртуальная
память. Многоуровневая организация памяти персонального компьютера.
Практическая работа 14. Распределение памяти персонального компьютера.
Самостоятельная работа:
- многоуровневая организация памяти микропроцессоров.
Тема 2.6. Модернизация вычислительных систем
Особенности обслуживания и диагностики микропроцессорных устройств и
микроЭВМ. Тестирование различных подсистем микропроцессорных
устройств.
Тестирование различных подсистем персональных компьютеров с помощью
пакетов прикладных программ специального назначения.
Методы повышения надежности систем электропитания. Системные ресурсы персональных компьютеров и их разделение. Модернизация персональных
компьютеров.
Лабораторная работа 4. Тестирование вычислительных систем аппаратными
средствами.
Лабораторная работа 5. Тестирование вычислительных систем аппаратнопрограммными средствами.
Практическая работа 15. Тестирование вычислительных систем программными
средствами.
Самостоятельная работа:
- специальное оборудование для поиска неисправностей и ремонта персональных компьютеров.
Раздел 3. Особенности построения вычислительных систем ГА
Знать:
- о применении стандартных вычислительных системах общего назначения и персональных компьютерах в ГА.
Уметь:
- конфигурировать специализированные вычислительные системы.
Общие сведения о построении вычислительных систем ГА. Назначение,
классификация специализированных вычислительных систем. Многомашинные
вычислительные системы. Распределенная обработка информации. Методы повышения надежности вычислительных систем ГА.
Самостоятельная работа:
- сертификация вычислительных систем.
4. Перечень литературы и средств обучения:
4.1. Основная литература
1. Гук М. Интерфейсы ПК: Энциклопедия.- СПб.: Питер, 2002, 528 с.
2. Поляков А. В. и др. IBM –совместимые персональные компьютеры и
их периферийные устройства: техническое описание, диагностика и ремонт. Книга 1, 2, 3. Приложения 1, 2, 3. –М.: IBM House, 1993.
4.2. Дополнительная литература, учебные и справочные пособия
1. Мячев А. А., Степанов В. Н. Персональные ЭВМ и микроЭВМ. Основы
организации: Справочник/под ред. А. А, Мячева.-М.: Радио и связь,
1991.- 320 с.
2. Гук М. Аппаратные средства РС. Энциклопедия.- СПб.: Питер Ком,
1998.
3. Фергусон Дж., Макари Л., Уилльямз П. Обслуживание микропроцессорных систем.-М.: Мир, 1989.- 336 с.
4.3. Средства обучения
1. Проекционные системы.
2. IBM- совместимые персональные компьютеры.
3. Специальное программное прикладное обеспечение для контроля и диагностики вычислительных систем.
4. Специальное оборудование для контроля и диагностики вычислительных систем.