Задача 1.2.2_1 - Чувашский государственный университет

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Чувашский государственный университет
имени И.Н.Ульянова»
Факультет информатики и вычислительной техники
Кафедра вычислительной техники
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
_________________ А.Ю. Александров
«27 »
декабря
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ИНФОРМАТИКА»
Направление подготовки 230100 Информатика и вычислительная техника
Квалификация выпускника 62 – бакалавр
Профиль – 05 – Программное обеспечение автоматизированных систем
Форма обучения – очная
Учебный план 2013 года приема
Цикл дисциплин – Математический и естественнонаучный
Компонент цикла дисциплин – Базовая часть (Б2.Б.3)
Курс – 1
Семестры – 1, 2
Всего часов – 180 (5 зач. ед.)
Чебоксары - 2013
2013 г.
2
Рабочая программа основана на требованиях Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 230100
«Информатика и вычислительная техника», утвержденного приказом Минобрнауки 09 ноября
2009 г. № 553, и в соответствии с рабочим учебным планом, утвержденным проректором по учебной работе 13 декабря 2013 г.
СОСТАВИТЕЛЬ:
старший преподаватель
_______________________ Н.В. Первова
канд.техн.наук, доцент
_______________________ А.Л.Симаков
ОБСУЖДЕНО:
на заседании кафедры вычислительной техники «13» декабря 2013 г., протокол № 3
заведующий кафедрой
_______________________ Б.М. Калмыков
ОДОБРЕНО:
методической комиссией факультета информатики и вычислительной техники
«13»декабря 2013 г., протокол № 3
декан факультета
_______________________ Б.М. Калмыков
СОГЛАСОВАНО:
начальник учебно-методического управления _________________ М.Ю. Харитонов
3
1. Цель освоения учебной дисциплины.
Цель преподавания дисциплины – предварительное ознакомление студентов, начинающих
изучение дисциплин, связанных с разработкой и применением средств вычислительной техники, с
основными принципами организации и работы вычислительных машин.
Дисциплина обеспечивает получение навыков работы с различными системами счисления и
способами представления чисел в ЭВМ, знакомит с основными алгоритмами арифметических
операций в ЭВМ, а также погрешностями этих операций, рассматривает основные вопросы булевой алгебры и теории переключательных функций, как базы для изучения методов синтеза и анализа логических схем вычислительной техники.
Задачами преподавания дисциплины являются:
 знакомство со способами представления чисел в ЭВМ;
 изучение основных алгоритмов преобразования и вычислений в различных системах счисления;
 изучение «машинных» алгоритмов арифметических действий, таких как сложение, вычитание, умножение и деление;
 получение представления о погрешностях представления чисел в ЭВМ и погрешностях,
возникающих при вычислениях;
 изучение способов представления переключательных функций, а также методов их минимизации; проведение анализа и синтеза простейших переключательных функций;
 формирование умения правильно выбирать функциональный базис для реализации простейших переключательных функций в виде принципиальных схем;
 получить представление о конечных автоматах с памятью.
2. Место учебной дисциплины в структуре ООП ВПО.
Цикл ООП: Математический и естественнонаучный цикл, Базовая часть, Б2.Б.3.
Для изучения дисциплины студент должен иметь знания по информатике в объёме школьного курса. Также необходимо иметь навыки работы с компьютером.
Данная дисциплина направлена на изучение арифметических и логических основ построения
ЭВМ. Упор делается на двоичную арифметику над числами с фиксированной и плавающей запятой, представление данных в прямом, обратном, дополнительном, модифицированном кодах. В
рамках данного курса студенты получают знания о логических функциях, о способах их представления, способах их минимизации и построении простейших логических схем на их основе.
Дисциплина формирует базовые знания для следующих дисциплин: Дискретная математика, Математическая логика и теория алгоритмов, Организация ЭВМ и систем и др.
3. Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины,
ожидаемые результаты образования и компетенции студента по завершении освоения программы учебной дисциплины.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
 владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации,
постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК–1);
 умеет логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
 готов к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
 имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12) на
уровне работы с текстовыми редакторами и электронными таблицами;
 способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);
 осваивать методики использования программных средств для решения практических задач
(ПК-2), связанных с редактированием, простейшей обработкой, оформлением текстовых данных, а
также проведением расчётов над данными, представленными с помощью электронных таблиц, и
представлением результатов таких расчётов в иной форме;
 разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных
(ПК-4), связанных с особенностями представления числовой информации в ЭВМ, а также точно-
4
стью выполнения арифметических операций.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
 основы построения и архитектуры ЭВМ;
 принципы построения, параметры и характеристики цифровых и аналоговых элементов
ЭВМ;
 способы представление числовой информации в ЭВМ и погрешности такого представления;
 методы выполнения арифметических операций над числовыми данными с учётом особенностей строения ЭВМ и погрешности этих операций;
 способы построения простейших логических схем и иметь представление о цифровых автоматах с памятью.
Уметь:
 представлять числовую информацию в двоичном и шестнадцатеричном виде;
 выполнять арифметические операции над числами в формате с фиксированной и плавающей запятой;
 оценивать погрешности перевода в двоичную систему счисления, а также погрешности
арифметических операций;
 ставить и решать схемотехнические задачи, связанные с выбором системы элементов при
заданных требованиях к параметрам (временным, мощностным, габаритным, надёжностным);
 синтезировать простейшие логические схемы;
 проводить сравнительный анализ различных схем по времени их срабатывания и аппаратурным затратам.
Владеть:
 навыками работы с числовыми данными представленными в двоичном виде;
 способами синтеза простейших переключательных функций;
 иметь представление о различных функциональных базисах и их использовании при реализации простейших переключательных функций в виде принципиальных схем;
 приобрести навыки самостоятельного изучения готовых программных средств, предназначенных для работы с текстовыми данными и электронными таблицами.
№
п/п
1.
2.
4. Структура и содержание учебной дисциплины.
4.1. Структура дисциплины.
Наименование
раздела дисциСодержание раздела
плины
Арифметические Виды систем счисления (СС). Представление
основы построечисел в различных СС. Представление двоичных
ния ЭВМ.
чисел в формате с фиксированной и плавающей
запятой. Погрешности представления чисел в
двоичном виде. Кодирование двоичных чисел:
прямой, обратный и дополнительный коды.
Форматы чисел i486. Выполнения арифметических операций в этих форматах. Погрешности
арифметических операций.
Логические осно- Основные понятия алгебры логики: логические
вы построения
переменные, высказывания, логические функЭВМ.
ции. Аксиомы и свойства логических функций.
Способы представления логических функций:
табличный, аналитический, графический, числовой, карты Карно. Совершенные и нормальные
Формируемые компетенции (ОК, ПК)
ОК-1,2,3
ПК-4
ОК-1,2,3
ПК-4
5
3.
Работа с текстовыми редакторами и электронными таблицами.
формы представления логических функций.
Минимизация логических функций: метод карт
Карно и Квайна-Мак-Класки. Анализ и синтез
логических схем. Серии микросхем. Параметры
сравнения логических схем. Методы синтеза
многовыходных схем.
Получение практических навыков работы в текстовом редакторе MS Word. Получение практических навыков работы с электронными таблицами.
ОК-1,2,3
ОК-12
ОК-13
ПК-2
4.2. Объем дисциплины и виды учебной работы.
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Аудиторные занятия
Семестр 1
Раздел 1. Арифметические основы построения ЭВМ.
Представление чисел в
различных системах
счисления.
Выполнение арифметических операций в формате с фиксированной
запятой.
Выполнение арифметических операций в формате с плавающей запятой.
Форматы представления
данных в ЭВМ.
Раздел 2. Логические
основы построения
ЭВМ.
Различные способы
представления переключательных функций.
Погрешности в работе
ЭВМ.
Минимизация переключательных функций.
Различные функциональные базисы синтеза
электронных схем.
Синтез электронных
схем.
48
48
Самостоятельная
работа
64
4
1
1
6
2
8
2
2
12
2
6
2
2
10
2
2
2
1
5
2
4
2
1
7
2
1
3
Лек
ции
Практические
занятия
Лабораторные
занятия
2
Контроль
самостоятельной
работы
Всего
часов
2
2
162
2
Из них в
интерактивной
форме
6
2
2
10
2
2
2
1
5
2
6
2
2
10
2
6
Не полностью опреде4
1
2
7
2
лённые переключательные функции.
11. Основы теории автома4
1
5
тов.
Раздел 3. Работа в текстовом редакторе MS
Word.
12. Основные навыки рабо2
2
1
ты с документами в текстовом редакторе MS
Word.
13. Параметры страницы.
2
2
1
Операции с текстом.
14. Профессиональное
2
2
1
оформление документа.
15. Работа с таблицами и
2
2
1
объектами.
16. Пересылка по почте и
4
4
1
печать документов.
17. Работа с макросами.
2
2
1
18. Оглавление, сноски, пе4
4
1
рекрестные ссылки и
формулы в документе.
Раздел 4. Работа в табличном редакторе MS
Excel.
19. Основные приёмы рабо4
4
1
ты в MS Excel.
Вычисления в MS Excel.
20. Диаграммы.
2
2
1
21. Форматирование.
4
4
1
22. Адресация и табличные
4
4
1
формулы в MS Excel.
23. Моделирование выпол12
12
нения арифметической
операции.
24. Экзамен
36
36
Семестр 2
18
18
25. Моделирование выпол18
18
нения арифметической
операции.
Итого
48
48
82
2
180
31
Вид промежуточной аттестации: зачет в 1-ом семестре, экзамен в 1-ом семестре, защита курсовой работы во 2-ом семестре.
10.
4.3. Темы занятий и краткое содержание.
Тема 1. Представление чисел в различных системах счисления.
Лекция 1. Основные сведения о системах счисления.
1. Виды систем счисления.
7
(Позиционные и непозиционные системы счисления. Математическое представление позиционных систем счисления. Выбор системы счисления при проектировании ЭВМ.)
2. Двоичные системы счисления.
(Разновидности двоичных систем счисления. Системы счисления с отрицательным основанием.)
Лекция 2. Представление чисел в различных системах счисления.
1. Методы перевода чисел из одной системы счисления в другую.
(Метод деления, умножения, взвешивания. Математическое описание методов.)
2. Особенности систем счисления с основанием 2k.
(Методы перевода чисел из двоичной системы счисления в восьмиричную и шестнадцатеричную системы, минуя десятичную, и обратно.)
Лабораторное занятие 1. Представление чисел в различных системах счисления.
(Двоичная, восьмиричная и шестнадцатеричная арифметики. Изучение способов представления десятичных чисел в двоичной, восьмиричной и шестнадцатеричной системах счисления. Изучение методов перевода чисел из одной системы счисления в другую, минуя десятичную.)
Тема 2. Выполнение арифметических операций в формате с фиксированной запятой.
Лекция 1. Формат с фиксированной запятой.
(Понятие формата с фиксированной запятой. Представление целых чисел и правильных дробей. Диапазон представления чисел. Кодирование чисел в формате с фиксированной запятой: прямой, обратный и дополнительный коды. Их математическое описание для целых чисел и правильных дробей.)
Лекция 2. Сложение чисел в формате с фиксированной запятой.
(Сложение чисел в прямом, обратном и дополнительном кодах. Понятие переполнения. Способы выявления переполнения.)
Лекция 3. Умножение чисел в формате с фиксированной запятой.
(Различные последовательные методы умножения чисел в прямом коде. Их математическое
описание. БСА алгоритмов. Особенности умножения чисел в обратном и дополнительном кодах.
Приёмы ускорения операции умножения.)
Лекция 4. Деление чисел в формате с фиксированной запятой.
(Алгоритмы деления положительных чисел с восстановлением и без восстановления частичного остатка. Их математическое описание. БСА алгоритмов. Особенности деления знаковых чисел. Приёмы ускорения операции деления.)
Лабораторное занятие 1. Арифметические операции в формате с фиксированной запятой.
(Решение задач на сложение, умножение и деление целых чисел и правильных дробей.)
Тема 3. Выполнение арифметических операций в формате с плавающей запятой.
Лекция 1. Формат с плавающей запятой.
(Понятие формата с плавающей запятой и его математическое описание. Нормализованное
представление мантиссы. Диапазон представления чисел. Форматы со смещённым порядком и
скрытой единицей. Их математическое описание.)
Лекция 2. Сложение чисел в формате с плавающей запятой.
(Выравнивание порядков. Нормализация мантиссы результата. Исчезновение порядка результата.)
Лекция 3. Умножение чисел в формате с плавающей запятой.
(Математическое описание алгоритма. БСА алгоритма.)
Лекция 4. Деление чисел в формате с плавающей запятой.
(Денормализация делимого. Математическое описание алгоритма. БСА алгоритма.)
Лабораторное занятие 1. Арифметические операции в формате с плавающей запятой.
(Решение задач на сложение, умножение и деление неправильных дробей.)
Тема 4. Форматы представления данных в ЭВМ.
8
Лекция 1. Форматы данных процессора i486.
(Форматы данных процессора i486: ЦС, КЦ, ДЦ, ОТ, ДТ, РТ, УПК.)
Лабораторное занятие 1. Форматы представления данных в ЭВМ.
(Представление чисел в форматах процессора i486: ЦС, КЦ, ДЦ, ОТ, ДТ, РТ, УПК.)
Тема 5. Погрешности в работе ЭВМ.
Лекция 1. Погрешности в работе ЭВМ.
(Источники погрешностей. Погрешности представления чисел в различных системах счисления. Погрешности арифметических операций при использовании ЭВМ. Априорная и апостериорная оценки погрешностей. Их математическое описание.)
Тема 6. Различные способы представления переключательных функций.
Лекция 1. Основы алгебры логики.
(Понятия алгебры логики. Аксиомы и свойства алгебра логики.)
Лекция 2. Представление переключательных функций.
(Табличный, числовой, аналитический, графический способы представления функций. Совершенные и нормальные формы.)
Лабораторное занятие 1. Различные способы представления переключательных функций.
(Табличный, числовой, аналитический способы представления функций. Получение СДНФ и
СКНФ таблично заданной функции. Получение ДНФ и КНФ.)
Тема 7. Минимизация переключательных функций.
Лекция 1. Метод карт Карно.
(Карты Карно. Построение ТДНФ и ТКНФ по картам Карно.)
Лекция 2. Метод Квайна-Мак-Класки.
(Получение всех простых импликат переключательной функции. Построение импликационной таблицы покрытий.)
Лабораторное занятие 1. Минимизация переключательных функций.
(Построение карт Карно. Построение ТДНФ и ТКНФ по картам Карно. Минимизация функций методом Квайна-Мак-Класки.)
Тема 8. Различные функциональные базисы синтеза электронных схем.
Лекция 1. Функциональный базис.
(Понятие функционального базиса. Минимальный и функционально полный базис. Приведение к указанному базису.)
Лабораторное занятие 1. Функциональный базис.
(Представление переключательных функций в различных базисах.)
Тема 9. Синтез электронных схем.
Лекция 1. Анализ и синтез электронных схем.
(Задачи анализа и синтеза схем. Основные этапы синтеза схем. Гонки в схемах и методы
борьбы с ними.)
Лекция 2. Синтез одновыходных схем.
(Понятие комбинационной схемы. Условные обозначения на схемах. Серии микросхем.)
Лекция 3. Не полностью определённые переключательные функции.
(Что это такое. Особенности минимизации частично определённых функций.)
Лекция 4. Синтез многовыходных схем.
(Некоторые методы синтеза многовыходных схем.)
Лабораторное занятие 1. Синтез электронных схем.
(Построение комбинационной схемы, управляющей работой 8-и сегментного индикатора.)
Тема 10. Основы теории автоматов.
9
Лекция 1. Основы теории конечных автоматов.
(Конечный автомат с памятью. Определение абстрактного и структурного автомата. Автомат
первого рода Мили. Автомат второго рода. Автомат Мура. Способы представления конечного автомата с памятью. Анализ и синтез цифровых автоматов с памятью.)
Тема 11. Работа в текстовом редакторе MS Word.
Лабораторное занятие 1. Основные навыки работы с документами в текстовом редакторе MS
Word.
(Знакомство с интерфейсом MS Word. Создание, сохранение, закрытие документа. Настройка параметров редактора.)
Лабораторное занятие 2. Параметры страницы. Операции с текстом.
(Настройка параметров страницы. Нумерация страниц. Выравнивания текста. параметры абзацев в документе. Цветовое оформление документа. Панели «Стандартная» и «Форматирование».)
Лабораторное занятие 3. Профессиональное оформление документа.
(Оформление документа с помощью стилей. Колонки в документе. Колонтитулы.)
Лабораторное занятие 4. Работа с таблицами и объектами.
(Создание, удаление, редактирование таблиц. Вставка формул в таблицу. Вставка графических объектов в документ (WordArt, рисунки, картинки Clipart) и работа с ними.)
Лабораторное занятие 5. Пересылка по почте и печать документов.
(Создание наклеек, конвертов. Заполнение резюме. Использование мастера слияний при составлении однотипных документов.)
Лабораторное занятие 6. Работа с макросами.
(Создание, редактирование макросов с помощью автозаписи макроса и MS Visual Basic.)
Лабораторное занятие 7. Оглавление, сноски, перекрестные ссылки и формулы в документе.
(Создание оглавления в документе. Сноски, ссылки в документе. Подписи к рисункам, таблицам и формулам. Формулы в документе.)
Тема 12. Работа в табличном редакторе MS Excel.
Лабораторное занятие 1. Основные приёмы работы в MS Excel. Вычисления в MS Excel.
(Знакомство с интерфейсом MS Excel. Создание, сохранение, закрытие документа. Настройка параметров редактора. Мастер формул. Форматы данных и ячеек.)
Лабораторное занятие 2. Диаграммы.
(Построение и редактирование диаграмм в документе.)
Лабораторное занятие 3. Форматирование.
(Визуальное оформление документа. Условное форматирование. Создание собственных
форматов данных.)
Лабораторное занятие 4. Адресация и табличные формулы в MS Excel.
(Абсолютная, относительная и смешанная адресации ячеек. Создание формул для таблиц
данных.)
5. Образовательные технологии.
Лекционные занятия по дисциплине частично проходят в активной и интерактивной форме,
когда студентам (по желанию) предлагается занять место преподавателя для решения какой-либо
проблемы, возникшей в ходе учебного процесса. Примером подобной «проблемы» может служить
рассмотрение дополнительной задачи по пройденному материалу, когда студент вместо преподавателя объясняет решение задачи.
Лабораторные работы проводятся в форме диалога между студентами и преподавателем, что
позволяет учащимся усвоить пройденный материал и устранить «пробелы» в знаниях за более короткое время. Приветствуется также беседа между студентами по возникшему вопросу, когда процесс накопления знаний идёт без вмешательства преподавателя, но в его присутствии для исключения усвоения неверных «знаний».
10
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, в учебном процессе составляет
45%.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов.
6.1. Примерный перечень вопросов к зачету.
1. Системы счисления. Их разновидности: непозиционные и позиционные. Их математическое
описание.
2. Критерии выбора системы счисления при проектировании ЭВМ.
3. Перевод целых чисел из одной системы счисления в другую методом деления. Математическое
описание алгоритма.
4. Перевод правильных дробей из одной системы счисления в другую методом умножения. Математическое описание алгоритма.
5. Перевод чисел из одной системы счисления в другую методом «взвешивания». Математическое описание алгоритма.
6. Перевод чисел в системах счисления с основаниями кратными степени двойки.
7. Разновидности двоичных систем счисления. Системы счисления с отрицательным основанием.
8. Представление двоичных чисел в формате с фиксированной запятой: назначение разрядов числа, диапазон, погрешность представления. Математическое описание формата.
9. Представление двоичных чисел в формате с плавающей запятой: назначение разрядов числа,
диапазон, погрешность представления. Математическое описание формата
10. Нормализованное представление числа.
11. Формат со «скрытой» единицей.
12. Формат со смещенным порядком.
13. Форматы чисел в i486: ЦС, КЦ, ДЦ, ОТ, ДТ, РТ, Д-коды.
14. Специальные значения в i486.
15. Погрешности представления чисел.
16. Погрешности арифметических операций.
17. Сравнительная характеристика форматов представления чисел с плавающей и фиксированной
запятой.
18. Прямой код целых чисел и правильных дробей: правила преобразования, диапазон и погрешность представления. Математическое описание кода.
19. Обратный код целых чисел и правильных дробей: правила преобразования, диапазон и погрешность представления. Математическое описание кода.
20. Дополнительный код целых чисел и правильных дробей: правила преобразования, диапазон и
погрешность представления. Математическое описание кода.
21. Правила сложения одноразрядных двоичных чисел.
22. Алгебраическое сложение двоичных чисел в прямом коде. БСА алгоритма сложения.
23. Алгебраическое сложение двоичных чисел в обратном коде.
24. Алгебраическое сложение двоичных чисел в дополнительном коде.
25. Способы обнаружения переполнения при сложении чисел. Отрицательное и положительное
переполнение. Модифицированный код представления чисел.
26. Основные способы умножения чисел в прямых кодах на примере правильных дробей или целых чисел. БСА и математическое описание алгоритмов.
27. Умножение двоичных чисел в дополнительных кодах. БСА.
28. Умножение двоичных чисел в обратных кодах. БСА.
29. Приёмы ускорения операции умножения.
30. Модифицированный сдвиг.
31. Алгоритм деления чисел в формате с фиксированной запятой без/с восстановления частичного
остатка.
32. Приёмы ускорения операции деления.
11
33. Сложение двоичных чисел в формате с плавающей запятой. Математическое описание алгоритма и его БСА.
34. Умножение двоичных чисел в формате с плавающей запятой. Математическое описание алгоритма и его БСА.
35. Деление двоичных чисел в формате с плавающей запятой. Математическое описание алгоритма и его БСА.
36. Источники погрешностей вычисления на ЭВМ. Погрешности арифметических операций.
37. Основные понятия алгебры логики: логические переменные и функции, высказывания.
38. Логическая функция двух и многих переменных.
39. Аксиомы и свойства элементарных функций.
40. Табличный способ представления переключательной функции.
41. Аналитический способ представления переключательной функции.
42. Числовое представление переключательной функции.
43. Геометрическое представление переключательной функции.
44. Нормальные формы. Их отличия от СНФ.
45. Совершенные нормальные формы. Преобразование НФ в СНФ.
46. Полином Жегалкина. Способы получения полинома Жегалкина.
47. Функциональный базис: определение, виды.
48. Минимальная форма представления ПФ.
49. Карты Карно. Минимизация с помощью карт Карно.
50. Минимизация методом Квайна-Мак-Класки.
51. Минимизация не полностью определённых ПФ.
52. Основные этапы синтеза электронных схем.
53. Серии микросхем. Временные характеристики логических элементов.
54. Параметры оценки качества функциональных схем.
55. Гонки в схемах. Основные методы борьбы с гонками.
56. Синтез многовыходной функции.
57. Основные понятия теории конечных автоматов: понятие автомата, внутреннее состояние автомата, цифровой автомат.
58. Математическая модель цифрового автомата. Языки описания цифровых автоматов.
59. Триггеры и их виды.
6.2. Примерный перечень вопросов к экзамену.
1. Упростить выражение: f x1 , x2   x1  x 2  x1  x 2  x1  x2  x2  x1  x1
2. Синтезировать схему в базисе И-НЕ, выходная функция которой задана в виде уравнения:
y  a  bc  dbc  ae
3. Умножить числа в двоичном дополнительном коде: (-13)*(-23)
4. Разделить числа в двоичном обратном коде: 62:6
5. Сложить числа в двоичном коде и вычислить погрешность результата (числа перевести в двоичную систему с 5-мя знаками после запятой): 19,22+2,85
6. Минимизировать булеву функцию и привести реализующую её логическую схему:
F x1 , x2 , x3    0,1* ,2,3,7,10* ,13*


0
7. Представить в базисе следующую функцию, если a  b  a  b : f a, b, c   b  ac
8.
Упростить выражение: f x1 , x2   x1  x 2  x1  x 2  x1  x2  x2  x1  x1
9. Упростить выражение: f x1 , x2 , x3   x2 x1  x3 x 2  x1  x3 x 2  x 2
10. Минимизировать функцию методом карт Карно и привести реализующие их схемы:
f x1 , x2 , x3 , x4    0,1* ,2* ,4,5,9,10* ,11,13* ,14,15

1

12
11. Минимизировать функцию методом Квайна-МакКласки и привести реализующие её схемы:
f x1 , x2 , x3 , x4    0,1* ,2* ,4,5,9,10* ,11,13* ,14,15


1
12. Привести к базису И-НЕ выражение:
F x1, x2 , x3   x2 x3  x1 x2 x3  x1 x2 x3 x1x3  x1 x2 x3  x1x2 x3
13. Записать полином Жегалкина для функции:
f x1 , x 2 , x 3   2,4,5,7 



0
14. Получить ДНФ и СДНФ: f  x1 , x 2 , x3   x1  x 2  x1  x3




15. Доказать тождество: x1 x2  x1  x 3  x2  x3   x1  x 2  x3 
16. Получить ДНФ и СДНФ функции, привести соответствующие логические схемы:
f  x1 x2  x3   x1 x3
17. Преобразовать логическую функцию к нормальному виду:


f x1 , x 2 , x3   x1 x 2  x 2 x 3  x1 x 2
18. Синтезировать одноразрядный двоичный сумматор с использованием свойств не полностью
определенных функций.
19. Синтезировать схему на элементах И-НЕ для функции: f a, b, c   ab  c  bc  a . Элементы
НЕ не использовать, элементы И-НЕ могут быть на любое число входов.
20. Преобразовать в СДНФ функцию: f x1 , x2 , x3   x1  x 2  x3
21. Синтезировать схему в базисе ИЛИ-НЕ, выходная функция которой задана в виде уравнения: y  a  b  c   dbc  ae .
22. Системы счисления. Их разновидности: непозиционные и позиционные. Их математическое
описание.
23. Критерии выбора системы счисления при проектировании ЭВМ.
24. Перевод целых чисел из одной системы счисления в другую методом деления. Математическое
описание алгоритма.
25. Перевод правильных дробей из одной системы счисления в другую методом умножения. Математическое описание алгоритма.
26. Перевод чисел из одной системы счисления в другую методом «взвешивания». Математическое описание алгоритма.
27. Перевод чисел в системах счисления с основаниями кратными степени двойки.
28. Разновидности двоичных систем счисления. Системы счисления с отрицательным основанием.
29. Представление двоичных чисел в формате с фиксированной запятой: назначение разрядов числа, диапазон, погрешность представления. Математическое описание формата.
30. Представление двоичных чисел в формате с плавающей запятой: назначение разрядов числа,
диапазон, погрешность представления. Математическое описание формата
31. Нормализованное представление числа.
32. Формат со «скрытой» единицей.
33. Формат со смещенным порядком.
34. Форматы чисел в i486: ЦС, КЦ, ДЦ, ОТ, ДТ, РТ, Д-коды.
35. Специальные значения в i486.
36. Погрешности представления чисел.
37. Погрешности арифметических операций.
38. Сравнительная характеристика форматов представления чисел с плавающей и фиксированной
запятой.
39. Прямой код целых чисел и правильных дробей: правила преобразования, диапазон и погрешность представления. Математическое описание кода.
13
40. Обратный код целых чисел и правильных дробей: правила преобразования, диапазон и погрешность представления. Математическое описание кода.
41. Дополнительный код целых чисел и правильных дробей: правила преобразования, диапазон и
погрешность представления. Математическое описание кода.
42. Правила сложения одноразрядных двоичных чисел.
43. Алгебраическое сложение двоичных чисел в прямом коде. БСА алгоритма сложения.
44. Алгебраическое сложение двоичных чисел в обратном коде.
45. Алгебраическое сложение двоичных чисел в дополнительном коде.
46. Показать справедливость алгоритма сложения в дополнительном коде, рассмотрев все комбинации знаков слагаемых, используя определение дополнительного кода.
47. Показать справедливость алгоритма сложения в обратном коде, рассмотрев все комбинации
знаков слагаемых, используя определение обратного кода.
48. Способы обнаружения переполнения при сложении чисел. Отрицательное и положительное
переполнение.
49. Модифицированный код представления чисел.
50. Основные способы умножения чисел в прямых кодах на примере правильных дробей или целых чисел. БСА и математическое описание алгоритмов.
51. Умножение двоичных чисел в дополнительных кодах. БСА.
52. Умножение двоичных чисел в обратных кодах. БСА.
53. Приёмы ускорения операции умножения.
54. Модифицированный сдвиг.
55. Алгоритм деления чисел в формате с фиксированной запятой без восстановления частичного
остатка.
56. Алгоритм деления чисел в формате с фиксированной запятой с восстановлением частичного
остатка.
57. Приёмы ускорения операции деления.
58. Сложение двоичных чисел в формате с плавающей запятой. Математическое описание алгоритма и его БСА.
59. Умножение двоичных чисел в формате с плавающей запятой. Математическое описание алгоритма и его БСА.
60. Деление двоичных чисел в формате с плавающей запятой. Математическое описание алгоритма и его БСА.
61. Источники погрешностей вычисления на ЭВМ. Погрешности арифметических операций.
62. Основные понятия алгебры логики: логические переменные и функции, высказывания.
63. Логическая функция двух и многих переменных.
64. Аксиомы и свойства элементарных функций.
65. Табличный способ представления переключательной функции.
66. Аналитический способ представления переключательной функции.
67. Числовое представление переключательной функции.
68. Геометрическое представление переключательной функции.
69. Нормальные формы. Их отличия от СНФ.
70. Совершенные нормальные формы. Преобразование НФ в СНФ.
71. Полином Жегалкина. Способы получения полинома Жегалкина.
72. Функциональный базис: определение, виды.
73. Минимальная форма представления ПФ.
74. Карты Карно. Минимизация с помощью карт Карно.
75. Минимизация методом Квайна-Мак-Класки.
76. Минимизация не полностью определённых ПФ.
77. Основные этапы синтеза электронных схем.
78. Серии микросхем. Временные характеристики логических элементов.
79. Параметры оценки качества функциональных схем.
80. Гонки в схемах. Основные методы борьбы с гонками.
14
81. Синтез многовыходной функции.
82. Основные понятия теории конечных автоматов: понятие автомата, внутреннее состояние автомата, цифровой автомат.
83. Математическая модель цифрового автомата. Языки описания цифровых автоматов.
84. Триггеры и их виды.
6.3. Распределение самостоятельной работы.
№№
п/п
1.
2.
3.
4.
Самостоятельная работа
Курсовая работа.
Подготовка к лабораторным занятиям
Подготовки к экзамену
Контроль самостоятельной работы
Итого часов самостоятельной работы
Всего
часов
30
16
36
2
84
Семестр 1
Семестр 2
12
16
36
2
66
18
6.4. Примерная тематика курсовых работ
1. Сложение чисел в формате ЦС в обратном коде.
2. Сложение чисел в формате КЦ в обратном коде.
3. Сложение чисел в формате ДЦ в обратном коде.
4. Сложение чисел в формате ЦС в дополнительном коде.
5. Сложение чисел в формате КЦ в дополнительном коде.
6. Сложение чисел в формате ДЦ в дополнительном коде.
7. Умножение чисел в формате ЦС в обратном коде.
8. Умножение чисел в формате КЦ в обратном коде.
9. Умножение чисел в формате ДЦ в обратном коде.
10. Умножение чисел в формате ЦС в дополнительном коде.
11. Умножение чисел в формате КЦ в дополнительном коде.
12. Умножение чисел в формате ДЦ в дополнительном коде.
13. Деление чисел в формате ЦС.
14. Деление чисел в формате КЦ.
15. Деление чисел в формате ДЦ.
16. Вычитание чисел в формате ОТ в обратном коде.
17. Вычитание чисел в формате ДТ в обратном коде.
18. Вычитание чисел в формате РТ в обратном коде.
19. Вычитание чисел в формате ОТ в дополнительном коде.
20. Вычитание чисел в формате ДТ в дополнительном коде.
21. Вычитание чисел в формате РТ в дополнительном коде.
22. Умножение чисел в формате ОТ в обратном коде.
23. Умножение чисел в формате ДТ в обратном коде.
24. Умножение чисел в формате РТ в обратном коде.
25. Деление чисел в формате ОТ методом с восстановление частичного остатка.
26. Деление чисел в формате РТ методом с восстановление частичного остатка.
27. Деление чисел в формате ДТ методом с восстановление частичного остатка.
28. Деление чисел в формате ОТ методом без восстановления частичного остатка.
29. Деление чисел в формате РТ методом без восстановления частичного остатка.
30. Деление чисел в формате ДТ методом без восстановления частичного остатка.
31. Сложение чисел в формате УПК.
32. Оценка погрешностей представления чисел в форматах ОТ, ДТ, РТ.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины
18
15
7.1. Рекомендуемая основная литература.
№
Название
1.
2.
3.
4.
5.
6.
№
1.
2.
3.
Количество единиц в библиотеке
Арифметические и логические основы построения ЭВМ: методи- абГ (60 экз.), чзГ
ческие указания к практическим занятиям по дисциплине "Ин- (3 экз.), кх (2
форматика" / Чуваш. гос. ун-т им. И. Н. Ульянова ; [сост. Н. В. экз.), б/о (1 экз.)
Первова ; отв. ред. А. А. Андреева] - Чебоксары: ЧувГУ, 2009. 60с.. - ISBN rus.
Информационные технологии: практикум / М. Н. Захарова, В. И. абЕ (136 экз.), ФБ
Иванова, А. Л. Кураков, Е. П. Митрофанов ; [науч. ред. В. Л. Ку- (72 экз.), ФК (71
раков] ; Чуваш. гос. ун-т им. И. Н. Ульянова - Чебоксары: Изд-во экз.), ФА (53
Чуваш. ун-та, 2009. - 542с.: ил.. - ISBN 978-5-7677-1274-8.
экз.), чзЕ (3 экз.),
кх (2 экз.), б/о (1
экз.)
Советов Б. Я. Информационные технологии: [учебник для вузов абГ (12 экз.), кх
по направлению "Информатика и вычислительная техника" и (2 экз.)
"Информационные системы"] / Советов Б. Я., Цехановский В. В. Изд. 4-е, стер. - М.: Высш. шк., 2008. - 263с.: ил.. - ISBN 978-506004275-7.
Информатика: методические указания к практическим занятиям / абГ (58 экз.), чзГ
Чуваш. гос. ун-т им. И. Н. Ульянова ; [сост. Е. Г. Зиновьева, М. В. (3 экз.), кх (2
Кузьмин ; отв. ред. Н. И. Кольцов] - Чебоксары: ЧувГУ, 2008. - экз.), б/о (1 экз.)
59с.. - ISBN rus.
Информатика: лабораторный практикум : [для 1 курса техниче- абГ (108 экз.), чзГ
ских факультетов] / Д. В. Ильин, Л. А. Ильина, О. В. Назарова ; (3 экз.), кх (2
отв. ред. И. Т. Артемьев], Чуваш. гос. ун-т им. И. Н. Ульянова ; экз.), б/о (1 экз.)
[сост. И. Т. Артемьев - Чебоксары: ЧувГУ, 2010. - 59с.: ил.. - ISBN
rus.
Электронные таблицы Excel: лабораторный практикум / Чуваш. абГ (158 экз.), чзГ
гос. ун-т им. И. Н. Ульянова ; [сост. В. А. Костерин, Н. В. Руссова ; (3 экз.), кх (2
отв. ред. А. А. Никитин] - Чебоксары: ЧувГУ, 2008. - 95с.. - ISBN экз.), б/о (1 экз.)
rus.
7.2. Рекомендуемая дополнительная литература.
Название
Тип издания
Савельев А.Я. Основы информатики: учебник для вузов по учебное
направлению подготовки дипломир. специалистов "Информатика и вычислит. техника" / Савельев А.Я. - М.: Изд-во МГТУ им.
Н.Э. Баумана, 2001. - 327с.: рис. - (Информатика в техническом
университете).
Информатика: базовый курс : учебное пособие для втузов / под учебное
ред. С. В. Симоновича - 2-е изд. - СПб. и др.: Питер, 2006. 639с.: ил.. - ISBN 5-94723-752-0.
Стариченко Б. Е. Теоретические основы информатики: учебное учебное
пособие для вузов по специальности "Информатика" / Старичен-
Количество
единиц в библиотеке
абГ (39 экз.),
чзГ (5 экз.),
кх (2 экз.)
абГ (197 экз.),
абЕ (50 экз.), чзТ
(5 экз.), чзС (4
экз.), ОРФ (4
экз.), чз (2 экз.),
кх (2 экз.), чзГ (1
экз.)
чзГ (5 экз.), чз (3
экз.), кх (2 экз.)
16
4.
ко Б. Е. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Горячая Линия-Телеком,
2003. - 311с.: ил.. - ISBN 5-93517-090-6.
Акулов О. А. Информатика: базовый курс : [учебник для вузов учебное
по направлениям "Информатика и вычислительная техника"] /
Акулов О. А., Медведев Н. В. - М.: Омега-Л, 2004. - 551с.: ил. (Учебник для технических вузов). - ISBN 5-98119-116-3.
Безручко В. Т. Практикум по курсу "Информатика". Работа в
Windows 2000, Word, Excel: [учебное пособие для вузов по техн.
и соц.- экон. направлениям и специальностям] / Безручко В. Т. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Финансы и статистика, 2005. 544с.: ил.. - ISBN 5-279-02569-0.
6. Брукшир Дж. Гленн Информатика и вычислительная техника:
Питер / Брукшир Дж. Гленн, Е. Шикарева], [перевод с английского Е. Мясникова - 7-е изд. - СПб. и др.: Питер, 2004. - 619с.:
ил.. - ISBN 5-94723-650-8.
7. Основы работы на ПЭВМ: Windows, Word, Excel: методические
указания к лабораторным работам / Чуваш. гос. ун-т им. И. Н.
Ульянова ; [сост. Смирнов В.М., Смирнов С. В., Смирнова Т. М.
; отв. ред. Смирнов В. М.] - Чебоксары: ЧувГУ, 2004. - 67с.: ил.. ISBN 004(075.8).
8. Безручко В. Т. Практикум по курсу "Информатика". Работа в
Windows 2000, Word, Excel: [учебное пособие для вузов по техн.
и соц.- экон. направлениям и специальностям] / Безручко В. Т. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Финансы и статистика, 2005. 544с.: ил.. - ISBN 5-279-02569-0.
9. Работа в текстовом редакторе MS WORD 2000: лаб. практикум /
Чуваш. гос. ун-т им. И. Н. Ульянова ; [авт.- сост. В. А. Костерин,
Н. В. Руссова ; отв. ред. В. Г. Гришанов] - Чебоксары: Изд-во
Чуваш. ун-та, 2006. - 63с.. - ISBN 004.91(075.8).
10. Рудикова Л. В. Microsoft Office для студента: БХВ-Петербург /
Рудикова Л. В. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 589с.: ил.. - ISBN
5-94157-626-9.
5.
учебное
абГ (171 экз.),
ФК (26 экз.),
ОРФ (14 экз.),
чзТ (5 экз.), чзС
(3 экз.), кх (2
экз.), чз (2 экз.),
чзГ (2 экз.), чзЕ
(1 экз.)
абГ (113 экз.),
абЕ (7 экз.), чзГ
(5 экз.), чзЕ (3
экз.), кх (2 экз.)
учебное
абГ (25 экз.), чзГ
(3 экз.), кх (2
экз.)
учебное
абГ (141 экз.),
чзТ (8 экз.), кх
(2 экз.), б/о (1
экз.)
учебное
абГ (113 экз.),
абЕ (7 экз.), чзГ
(5 экз.), чзЕ (3
экз.), кх (2 экз.)
учебное
абГ (145 экз.),
ФА (10 экз.), чзГ
(5 экз.), кх (2
экз.), б/о (1 экз.)
абГ (15 экз.), чзТ
(5 экз.), чзГ (2
экз.), кх (2 экз.),
чз (1 экз.)
учебное
7.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы.
Программное обеспечение:
WINDOWS – операционная система для ПЭВМ типа IBM PC.
Пакет офисных программ для работы с текстовыми данными и электронными таблицами –
MS Word, MS Excel.
Интернет-ресурсы:
http://www.intuit.ru – «Интернет-Университет Информационных Технологий», содержащий
уроки по основам работы в MS Word, MS Excel, а также урок «Логические и арифметические основы и принципы работы ЭВМ» (адрес урока: http://www.intuit.ru/department/hardware/archsys/);
http://office.microsoft.com/ru-ru/word-help/RZ010066490.aspx – помощник по MS Word, MS
Excel.
№
8. Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины.
НоНаименование
Перечень оборудоваКраткое описание и характеристика
17
п/п
мер
аудитории
специализированных аудиторий и
лабораторий
ния
1.
Б-304
Компьютерный
класс.
Персональные компьютеры, объединенные в локальную сеть
и подключенные к
глобальной сети Интернет.
2.
Б-305
Компьютерный
класс.
3.
Б-309
Компьютерный
класс.
Персональные компьютеры, объединенные в локальную сеть
и подключенные к
глобальной сети Интернет.
Персональные компьютеры, объединенные в локальную сеть
и подключенные к
глобальной сети Интернет.
4.
Б-313
Аудитория для
лекционных занятий.
состава установок, измерительнодиагностического оборудования, компьютерной техники и средств автоматизации экспериментов.
Pentium4 3.0/1Gb/80Gb/CDROM - LG
Flatron L1730S – 1 шт
Celeron 2.8/256Mb/40Gb/CDROM Samsung SyncMaster 510N – 10шт.
Celeron 2.2/256Mb/40Gb - Samsung
151s – 1 шт.
Проектор Mitsubishi XD460U – 1 шт.
Интерактивная доска Smartboard – 1
шт.
Core2Duo E4600/1Gb/250Gb/DVDRW Aser AL1917 – 7шт.
Pentium DualCore E5200/1Gb/250Gb/
DVDRW - Aser V193 – 4шт.
Celeron 2.2/256Mb/40Gb - Samsung
151s – 1 шт.
Core2Duo E6300/1Gb/250Gb/DVDRW Aser AL1917 – 10 шт.
Core2Duo
E6300/2Gb/2x250Gb/DVDRW - Aser
AL1917 – 1 шт.
Celeron 2.2/256Mb/40Gb - Samsung
151s – 1 шт.
Проектор BENQ MP525P
Письменные столы
(25-30 мест), классная
доска, стол для преподавателя, мел,
тряпка.
Приложения 1 - МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ ПО
ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Приложение 2 - МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ СТУДЕНТАМ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ