Организация ЭВМ - кафедра ПОКСиИ

Кафедра Программное обеспечение компьютерных систем и
информатики
Вашему вниманию предлагается учебнометодический комплекс дисциплины (УМК-Д)
" Организация ЭВМ и систем "
Содержание учебно-методический комплекс дисциплины
1. Стандарт дисциплины, утвержденный Министерством образования и науки
Кыргызской Республики.
2. Рабочая программа учебной дисциплины.
3. График самостоятельной работы студентов.
4. Методические указания по выполнению курсовых проектов.
5. Методические указания по выполнению лабораторных работ (могут входить в
состав учебных комплексов).
6. Методические указания, комплект исходных данных и образцы выполнения
самостоятельных работ (домашних заданий).
7. Фонд тестов, тестовых и контрольных вопросов для текущей, промежуточной и
итоговой оценки знаний по дисциплине (может совмещаться с рубрикатором).
8. Комплект образцов экзаменационных билетов.
9. Карта обеспеченности дисциплины основной и дополнительной учебной
литературой.
10. Карта обеспеченности студентов учебной литературой по дисциплине.
11. Карта обеспеченности дисциплины кадрами профессорско- преподавательского
состава и техническими средствами обучения.
Кроме перечисленных элементов, УМКД включает дополнительные материалы, такие
как:
 учебник или учебное пособие.
 учебно-методическое пособие;
 практикум.
 конспекты лекций;
 рабочие тетради;
 хрестоматии;
 задачники;
 глоссарий;
 примерные темы рефератов, эссе;
 презентации курсов;
 обзорные лекции;
 видеоматериалы;
 дидактические материалы и др.
УМК должно быть оформлено по модульному принципу с использованием
гиперссылок ввиде электронных книг.
Содержание учебно-методический комплекс дисциплины
1.
Стандарт дисциплины, утвержденный Министерством
образования и науки Кыргызской Республики.
Содержание дисциплины из Государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования по направлению подготовки дипломированных
специалистов 552801 - "Информатика и вычислительная техника".
ОПД.Г.10
Организация ЭВМ и систем:
140
основные характеристики, области применения ЭВМ
различных классов; функциональная и структурная
организация процессора; организация памяти ЭВМ;
основные стадии выполнения команды; организация
прерываний в ЭВМ; организация ввода-вывода;
периферийные устройства; архитектурные особенности
организации ЭВМ различных классов; параллельные
системы;
понятие
о
многомашинных
и
многопроцессорных вычислительных системах (ВС).
2.
Рабочая программа учебной дисциплины.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ. НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ
КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
КЫРГЫЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА.
ТРАНСПОРТА И АРХИТЕКТУРЫ
Кафедра «Программное обеспечение вычислительных систем и информатика»
УТВЕРЖДАЮ
Директор института(декан факультета)
_____________________М.Дж.Орозалиев
(подпись,расшифровка подписи)
«___»_______________________2009 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Организация ЭВМ и систем»
(модульно-рейтинговая система обучения)
Направление подготовки 552801 - "Информатика и вычислительная техника"
Квалификация – ИНЖЕНЕР
Специальность 552 801.4 - Программное обеспечение вычислительной
техники и автоматизированных систем
Институт Инновационных Профессий
Форма обучения очно-заочная
Семестр
Лекции, часов
5
34
Практические занятия, часов
Лабораторные занятия, часов
Курсовая работа, часов
Контрольная работа
Самостоятельная работа, часов
Индивидуальная работа, часов
Формы контроля
34
5
64
экзамен
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ПОКСиИ,
протокол №___от «__»________20__ года
Разработал:_____________________ и.о.проф. кафедры ПОКСиИ М.А.Шабданов
Проверил : _____________________ и.о.доцента кафедры ПОКСиИ К.К.Талыпов
Бишкек, 2009
Рецензент: к.т.н., доцент К.К.Талыпов
Рабочая программа дисциплины «Организация ЭВМ и систем»/сост. М.А.Шабданов.Бишкек:КГУСТА,2009.- 21 стр.
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины специализации
«Организация ЭВМ и систем» студентам очно-заочной формы обучения специальности
«552 801.4 - Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных
систем» в 5 семестре.
Рабочая программа составлена с учетом Государственного образовательного
стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки
дипломированных специалистов 552801 - "Информатика и вычислительная техника".
Составитель ______________М.А.Шабданов
01.09.2009 г.
©к.т.н. Шабданов М.А..,2009
©ИИП КГУСТА,2009
Цель изучения дисциплины
Целью дисциплины является изложение принципов построения и методов
проектирования ЭВМ. В рамках дисциплины рассматриваются алгоритмическая
организация (архитектура) ЭВМ различного назначения, методы структурного
проектирования операционных и управляющих автоматов, принципы построения
процессоров, памяти и методы проектирования функциональных узлов ЭВМ.
Практические компетенции
В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать принципы построения ЭВМ на системном, структурном и логическом уровнях;
- уметь проектировать структурные и функциональные схемы ЭВМ и цифровых устройств;
- иметь представление о современном состоянии и тенденциях развития теории и средств
ВТ.
Содержание дисциплины из Государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования по направлению подготовки дипломированных
специалистов 552801 - "Информатика и вычислительная техника".
ОПД.Г.10
Организация ЭВМ и систем:
140
основные характеристики, области применения ЭВМ
различных классов; функциональная и структурная
организация процессора; организация памяти ЭВМ;
основные стадии выполнения команды; организация
прерываний в ЭВМ; организация ввода-вывода;
периферийные устройства; архитектурные особенности
организации ЭВМ различных классов; параллельные
системы;
понятие
о
многомашинных
и
многопроцессорных вычислительных системах (ВС).
Формы проведения учебных занятий
Содержание дисциплины реализуется в различных формах организации учебного
процесса – лекциях, практических занятиях и самостоятельной работе студентов.
Самостоятельная работа студентов осуществляется как во время аудиторных занятий
(выполнение практических заданий), так и во время внеаудиторной работы при подготовке к
занятиям.
Формы контроля знаний
В процессе изучения дисциплины целесообразно применять следующие виды
контроля: входной рейтинг, текущий рейтинг-контроль, промежуточный рейтинг-контроль,
модульный рейтинг, итоговый рейтинг-контроль, итоговый рейтинг по дисциплине.
Текущий контроль осуществляется выборочно на занятиях в любое время в ходе
изучения темы. Промежуточный контроль – оценка знаний по освоенному материалу
каждого дисциплинарного модуля, одновременно для всех студентов.
В каждом модуле определяется минимальное и максимальное количество баллов.
Сумма максимальных баллов по всем модуля равняется 100%-ному освоению материала.
Минимальное количество баллов в каждом модуле является обязательным и не может быть
заменено набором баллов в других модулях.
Для получения положительной оценки необходимо набрать не мене 60 баллв,
предусмотренных по дисциплине (при условии набора всех обязательных минимальных
баллов).
Перевод баллов в академическую оценку осуществляется по следующей схеме:
оценка «удовлетворительно» - 60-72 баллов, «хорошо» - 73-86 баллов, «отлично» - 67-100
баллов.
Сумма баллов минимальных границ диапазонов всех дисциплинарных модулей
должна составлять 60, минимальных -100.
Рейтинговые баллы распределяются по дисциплинарным модулям в зависимости от
значимости и трудоемкости модулей.
Структура дисциплины
(содержание лекционных разделов дисциплины)
Модуль I (8 часов)
Введение (1 час).
Цель, содержание и порядок изучения дисциплины. Роль ЭВМ в народном хозяйстве
и техническом прогрессе.
Тема I. Принципы функциональной организации ЭВМ (16 часов).
Принцип программного управления. Слова информации. Адреса. Команды.
Программа. Вычислительный процесс. Состав ЭВМ: процессор, память, средства вводавывода.
Основные характеристики ЭВМ. Система команд. Емкость памяти. Быстродействие и
производительность. Надежность. Стоимость.
Классификация ЭВМ. Классификация ЭВМ по назначению: ЭВМ общего назначения,
миниЭВМ, микроЭВМ. Классификация ЭВМ по быстродействию: малые, большие и
средние ЭВМ.
Критерии эффективности ЭВМ. Критерии стоимости машинной операции. Критерии
цены эффективности быстродействия. Критерии цены производительности.
Представление информации в ЭВМ. Машинные единицы информации: бит, байт,
слово, поле, сигмент.
Системы команд ЭВМ. Структура команд. Три, две и однозначные системы команд.
Показатели эффективности системы команд.
Машинные операции. Классификация машинных операций: арифметико-логические и
посылочные операции, операции перехода, операции ввода-вывода, системные операции.
Способы адресации информации. Неявная, прямая, непосредственная и косвенная
адресация.
Внутренняя память процессора. Состав и назначение внутренней памяти.
Тема 2. Принципы структурной организации ЭВМ (8 часов).
Классы устройств ЭВМ. Операционные устройства, ЗУ, УВВ.
Элементная база ЗУ. Полупроводниковые ЗУ с произвольным доступом.
Характеристика ЗУ.
Элементная база операционных устройств. Логические и запоминающие элементы и
их характеристики.
Концепция многоуровневой памяти. Оперативная и внешняя памяти.
Концепция интерфейса. Понятие интерфейса. Классы интерфейсов.
Интерфейсы основной памяти. Интерфейсы памяти с одноканальным и
многоканальным доступом.
Концепция канала в\в и интерфейс в\в. Процесс передачи информации между ОП и
ВУ. Функции канала и УУ ВУ.
Единый интерфейс. Состав единого интерфейса. Порядок взаимодействия устройств
через интерфейс.
Структура ЭВМ с каналами в\в. Номенклатура устройств ЭВМ.
Структура ЭВМ с общей шиной. Номенклатура устройств. Способы сопряжения
устройств. Порядок взаимодействия устройств.
Тема 3. Принцип МП управления и структура операционных устройств (8 часов).
Концепция МП. Машинная операция как сложное действие. Разложимость операций.
Понятие МО, логического условия, МП. Представление устройств, как композиции
операционного и управляющего автоматов. Функции автоматов.
Иерархия систем микроопераций и логических условий. Многообразие систем
операций. Зависимость затрат оборудования и времени выполнения операций от состава
операций.
Методика проектирования операционных устройств. Исходные данные для
проектирования. Функциональные МП. Определение функций операционных и
управляющих автоматов. Синтез автоматов.
Модуль 2 (8 часов).
Тема 4. Принципы построения и методы проектирования управляющих автоматов (10
часов).
Классы управляющих автоматов. Автоматы с программируемой логикой. Автоматы,
использующие программируемые логические матрицы. Области применения автоматов.
Принципы построения автоматов с программируемой логикой. Формат простейшей
МК. Структура и функционирования автомата. Показатели качества автомата.
Способы кодирования. Распределение МО по полям МК. Алгоритм прямого
включения. Двухступенчатое кодирование МО.
Способы адресации МК. Принудительная, естественная адресация. Страничная
адресация. Область применения разных способов кодирования.
Тема 5. Процессоры (8 часов).
Функции процессора. Интерфейсы процессора. Средства выбора команд. Средства
обработки адресов.
Средства выборки команд и обработки адресов. Адресация команд на основе
счетчика. МП выбора команды.
Выполнение операций в процессорах. Средства выполнения операций стандартной
системы команд, операций СПЗ и операций десятичной арифметики.
Устройство прерывания. Регистры прерывания и защиты. Выделение прерываний по
приоритетам.
Процессоры с локальным параллелизмом. Принцип параллельной обработки команд.
Синхронизация процессов выбор и обработка команд.
Тема 6. Организация машинной памяти (10 часов).
Адресная, ассоциативная и стековая организация памяти. Структура адресных ЗУ.
Постоянные ЗУ. Многоблочная ОП с многоканальным доступом.
Виртуальная память со строчной адресацией. Принцип виртуальной адресации.
Математические и физические адреса. Таблица размещения страниц. Преобразование
виртуальных адресов на основе таблицы размещения страниц в памяти.
Тема 7. Взаимодействие процессора с внешними устройствами ЭВМ (6 часов).
Передача информации в память в режиме приостановок. Схема доступа к памяти и
порядок ее функционирования. Структура УУ внешними устройствами. Сопряжение с
интерфейсом.
Организация обмена информацией через единый интерфейс. Схема приоритетности.
Структура средств сопряжения с интерфейсом и порядок их функционирования.
Перечень тем практических занятий
Целью практических занятий является: закрепления знаний полученных в теоретический
части дисциплины, а так же проектирование схем устройств входящих в состав процессора.
№
1
2
3
4
5
6
Наименование тем
Модуль I
Функциональная организация ЭВМ
Кодирования и адресация информации
Система команд и состав операций в EC ЭВМ
МП выборки программ
МП обработки адресов и выборки операторов
МПсложения чисел с ПЗ
Итого по ДМ1
Часы
4
4
4
2
4
2
20
Модуль 2
7
8
9
10
5
МП операций прерывания
Управление состояниями процессора и
структура процессорных операций
Система структурных схем операционных
Автоматов
синтез управляющих автоматов с
программируемой логикой
синтез функциональных схем операционных
автоматов
Итого по ДМ2
Итого по дисциплине
2
2
2
4
4
14
34
Правила рейтинговой системы оценивания результатов обучения студентов
по дисциплине «Организация ЭВМ и систем»
на V семестр 2009/2010 учебного года
Вид работы
Количество
баллов
Текущая работа:
0-25
Устный ответ
0-6
Домашнее задание
0-5
Практическая работа
0-8
Активность на занятиях (дополнения, уточнения, исправления устного
0-6
ответа товарища)
Рубежный контроль 1 (контрольная работа, тестирование, устный опрос,
0-5
коллоквиум или др.)
Выполнение самостоятельной работы
15
Посещаемость
0-5
Текущая работа
0-25
Устный ответ
0-6
Домашнее задание
0-5
Практическая работа
0-8
Активность на занятиях (дополнения, уточнения, исправления устного
0-6
ответа товарища)
Рубежный контроль 1 (контрольная работа, тестирование, устный
0-5
опрос, коллоквиум или др.)
Выполнение самостоятельной работы
15
Посещаемость
0-5
0-30
Итоговый контроль (зачет, экзамен)
0-100
Итого
Премиальные баллы:
Участие в олимпиаде
0-5
Выступление на конференциях
0-5
Участие в конкурсах научных работ
0-5
Штрафы
Нарушение сроков сдачи работ
Минус0,5-5
Отказ от ответа на семинаре (практике)
Минус0,5-5
Рейтинговая оценка по дисциплине
Максимум
100 баллов
Модульно-рейтинговая карта дисциплины
«Организация ЭВМ и систем»
Наименование модуля, виды работ и формы
Рейтинг-баллы
контроля
минимум
максимум
Дисциплинарный модуль №1
0
40
Текущая работа
0
15
Рубежный контроль 1
0
5
Выполнение самостоятельной работы
0
15
Посещаемость
0
5
Дисциплинарный модуль №2
0
40
Текущая работа
0
15
Рубежный контроль 2
0
5
Выполнение самостоятельной работы
0
15
Посещаемость
0
5
Итоговый модуль
0
20
Дисциплинарный рейтинг
0
100
Шкала перевода дисциплинарного рейтинга в академические оценки
Дисциплинарный рейтинг
Академическая оценка
60-72
3(удовлетворительно)
73-86
4(хорошо)
87-100
5(отлично)
Рейтинг – карта студента ______________________________________
по дисциплине «Организация ЭВМ и систем»
Наименование модуля,
виды работ и формы
контроля
Рейтинг-баллы
минимум
Срок
Рейтинг- Подпись
сдачи
баллы,
препод.
освоенных набранные
максимум элементов студентом
модуля
Дисциплинарный
0
40
30.10.09
модуль №1
Текущая работа
0
15
Рубежный контроль 1
0
5
Выполнение
0
15
самостоятельной работы
Посещаемость
0
5
Дисциплинарный
0
40
30.12.09
модуль №2
Текущая работа
0
15
Рубежный контроль 2
0
5
Выполнение
0
15
самостоятельной работы
Посещаемость
0
5
Итоговый модуль
0
20
Дисциплинарный
0
100
рейтинг
Шкала перевода дисциплинарного рейтинга в академические оценки
Дисциплинарный рейтинг
Академическая оценка
60-72
3(удовлетворительно)
73-86
4(хорошо)
87-100
5(отлично)
Лист регистрации изменений
Номер
изменения
Номер страниц
измененных
новых
Аннулир.
Номер
извещения
об
изменении
Дата
введения
изменения
Изменение внесено
дата
подпись
3.
График самостоятельной работы студентов.
Дни
Понеделькик
Среда
Четверг
4.
Время
14.00-17.00
14.00-17.00
14.00-17.00
Место
ИИП-309
ИИП-309
ИИП-309
Методические указания по выполнению курсовых проектов.
1.Разработка функциональных МП нескольких процессорных
операций
2.Синтез структурной схемы операционного автомата
3.Разработка структурно-функциональных МП
4.Синтез функциональных схем операционных автоматов
5.Синтез принципиальной схемы узла ОА
6.Разработка структуры МК и синтез схемы управляющего
автомата с программируемой логикой
5.
Методические указания по выполнению лабораторных работ
(могут входить в состав учебных комплексов).
Лабораторных нет
6. Методические указания, комплект исходных данных и образцы
выполнения самостоятельных работ (домашних заданий).
7. Фонд тестов, тестовых и контрольных вопросов для
текущей, промежуточной и итоговой оценки знаний по
дисциплине (может совмещаться с рубрикатором).
Контрольные вопросы
Модуль1
1. Почему неймановская структура не эффективна?
2. Что такое интегральные характеристики?
3. Как изменяются точность и диапазон представления для чисел с ПЗ?
4. Чем обусловлено использование различных способов адресации?
5. Для чего вводится страничная адресация?
6. Как влияет емкость памятьи на характеристики ЭВМ?
7. Какие параметры определяют выбор размера страниц?
Модуль 2
8. Приведите сравнительный анализ методов защиты памяти
9. Почему вводятся различные модификации команд анализа потерь?
10. Особенности команд мини- и микроЭВМ
11. Структура иерархической памяти?
12. Структура ЭВМ с ОШ и ПУИ?
13. Структура ЭВМ с КВВ?
14. Различие программного и микропрограммного управления
8.
Комплект образцов экзаменационных билетов.
(Вставка из прежней УМК или обновленную)
9.
Карта обеспеченности дисциплины основной и
дополнительной литературой учебной
литературой.
Список литературы
Основная:
№
п/п
Название
Автор
Город,изд-во,
год издания
1
Электронные
Вычислительные машины
и системы .-288 с.:ил.
Б.М.Каган
М
Радио
1991
2
Структуры ЭВМ
С.А.Майоров
Ленинград
Энергоатомиздат
1987
Москва, Радио и
связь, 1985
3
Архитектура
конвейерных ЭВМ
Г.И.Новиков
П.М.Коуги
Колич.экз. в
библиотеке
КГУСТА
1
Колич.экз.
на кафедре
ПОКСиИ
1
1
1
1
1
Дополнительная:
№
п/п
Название
Автор
1
Теория и
проектирование ЭВМ
М.А.Шабданов
и др.
Методические
Город,издво, год
издания
Фрунзе,
«ФПИ
1991
Колич.экз. в
библиотеке
КГУСТА
Колич.экз. на
кафедре
ПОКСиИ
5
указания
10.
Карта обеспеченности студентов учебной литературой
по дисциплине.
(Вставка из прежней УМК))
11. Карта обеспеченности дисциплины кадрами
профессорско-преподавательского состава и техническими
средствами обучения.
Закреплено за и.о.профессора М.А.Шабдановым
Имеется компьютерный класс и соответствующее ПО