Geum.ru

Рабочая программа по дисциплине «Архитектура компьютера»

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Последовательные и параллельные порты.
Системные шины ISA, PCI, AGP, последовательные и параллельные порты.
Архитектура компьютера
Лекции Лекция №1. (2 часа)
Лекция №2. (2 часа)
Лекция №3. (2 часа).
Лекция №4. (2 часа).
Лекция №5. (2 часа).
Лекция №6. (2 часа).
Лекция №7. (2 часа).
Лекция №8. (2 часа).
Лекция №9. (2 часа).
Лекция №10. (2 часа).
Лекция №11. (2 часа).
Лекция №12. (2 часа).
Лабораторные занятия
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6

Последовательные и параллельные порты.

  • Постоянные запоминающие устройства.
  • Правила техники безопасности при работе с персональными компьютерами. Необходимость зануления вычислительной техники. Устройство защитного отключения.
  • Прерывания BIOS.
  • Прерывания DOS. Функции прерывания 21h.
  • Программирование постоянных запоминающих устройств с пережигаемыми перемычками.
  • Регенерация информации в ОЗУ динамического типа.
  • Режимы адресации: регистровая, непосредственная, прямая адресация памяти, косвенная адресация, адресация по базе со смещением, прямая адресация с индексированием, адресация по базе с индексированием, адресация по базе с индексацией и со смещением.
  • Связь между видеопамятью и разрешающей способностью экрана для черно-белого и цветного режимов, 24-разрядное (16,8 миллиона цветов) кодирование цвета.
  • Сегментация памяти в защищённом режиме. Уровни привилегий и защиты, правила доступа для сегментов программ и данных.
  • Синтаксис ассемблера. Принцип работы ассемблера.
  • Системные ресурсы компьютера, реализация технологии “Plug and Play”

  • Системные шины ISA, PCI, AGP, последовательные и параллельные порты.

  • Способы магнитной записи информации в винчестерах.
  • Структура формата флоппи-диска: байты синхронизации, идентификационные заголовки, байты циклического контроля четно­сти, маркировка дефектных секторов.
  • Счетчики электрических импульсов. Изменение коэффициента пересчета счетчика.
  • Типы данных, обрабатываемых микропроцессорами: данные без знака, данные со знаком, данные в формате с плавающей точкой, двоично-десятичные данные, данные типа строка, символьные данные, данные типа указатель. Директивы определения данных.
  • Устройства ввода – вывода информации в системе человек – ЭВМ – человек и датчики – ЭВМ – исполнительные устройства.
  • Утилиты Norton.
  • Электромагнитная совместимость. Требования стандарта ТСО-95, ТСО-99.



    Список основных вопросов к зачету
    1. Основные функциональные регистры микропроцессор Intel. Оперативная память в IBM PC, распределение памяти.
    2. Логическая структура жестких и флоппи-дисков: загрузочная запись, таблица размещения файлов, корневой каталог, область данных.
    3. Правила техники безопасности при работе с персональными компьютерами. Необходимость зануления вычислительной техники. Устройство защитного отключения.
    4. Устройство и принцип действия цветной электронно-лучевой трубки. Последствия намагничивания теневой маски электронно-лучевой трубки и способ их устранения. Физический принцип размагничивания теневой маски.
    5. Отладчик Turbo Debugger.
    6. Сегментация памяти в защищенном режиме.
    7. Системные ресурсы персональных компьютеров.
    8. Система команд процессоров Pentium.


    Список основных практических заданий к зачету
    1. На операционном блоке ЭВМ (стенд ОАиВТ) выполнить операцию сложения двух четырехразрядных двоичных чисел и результат операции сохранить в ОЗУ.
    2. Написать на языке ассемблер программу, предусматривающую выполнение команд однобайтовых и двухбайтовых пересылок со всеми допустимыми операндами. Выполнить ассемблирование, компоновку и отладку составленной программы.
    3. Выполнить программную диагностику персонального компьютера, определить основные технические параметры компьютера.
    4. Составить программу на языке ассемблера, демонстрирующую использование логических команд, и запустить ее на исполнение в Turbo Debugger.
    5. Составить программу на языке ассемблера, демонстрирующую использование макросов, и запустить ее на исполнение в Turbo Debugger.
    6. Составить программу на языке ассемблера, демонстрирующую функции прерывания 10h, и запустить ее на исполнение в Turbo Debugger.
    7. Составить программу на языке ассемблера, демонстрирующую функции прерывания 21h, и запустить ее на исполнение в Turbo Debugger.
    8. Продемонстрировать создание и использование спасательной дискеты.


    Примечание: Ответы на основные вопросы должны даваться студентами без подготовки. Студент, не ответивший на любой из основных вопросов, или не выполнивший любое из основных заданий, получает на экзамене неудовлетворительную оценку.




    Рабочая программа по дисциплине «Архитектура компьютера»

    для специальности «Информатика и английский язык», второе полугодие 2009-2010 учебного года. Лекции 24 ч., лабораторные занятия 34 ч., контроль за самостоятельной работой студентов 6 ч., форма отчетности – экзамен.

    Выписка из государственного образовательного стандарта Высшего профессионального образования (утверждено 14.04.2000, номер государственной регистрации 371 пед/сп) и примерного учебного плана специальности информатика (Специальность утверждена приказом Министерства образования Российской Федерации № 686 от 02.03.2000 г., квалификация учитель информатики). Переутверждена «31» января 2005 г. Номер государственной регистрации № 661 пед/сп (новый).


    ДПП.Ф.13 Архитектура компьютера Трудоемкость по ГОС 144 часа, из них аудиторных (по примерному учебному плану) 72 часа.

    История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ и их классификация. Центральные и внешние устройства ЭВМ, их характеристики. Канальная и шинная системотехника. Микропроцессор и память компьютера. Система прерываний, регистры и модель доступа к памяти. Защищенный режим работы процессора как средство реализации многозадачности. Принципы управления внешними устройствами персонального компьютера. Базовая система ввода/вывода.

    Ассемблер как машинно-ориентированный язык программирования. Понятие о макропрограммировании. Современные тенденции развития архитектуры ЭВМ.

    В соответствии с учебным планом специальности " Информатика и английский язык ", утвержденным ректором Брянского госпедуниверситета, дисциплина "Архитектура компьютера" изучается в 8 семестре в объеме 24 ч. лекций, 36 ч. лабораторных занятий, 6 ч. контроль за самостоятельной работой студентов. Форма отчетности – экзамен.


    Лекции

    Лекция №1. (2 часа) Учебная программа дисциплины. Особенности организации учебных занятий. Список литературы. Электронные учебные пособия. Обучающие программы.

    История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ и их классификация. Краткие исторические сведения о развитии вычислительной техники. Различные подходы к классификации ЭВМ. Понятие архитектуры микропроцессора. Архитектура фон Неймана. Архитектура компьютера. Принципы работы микропроцессора и микроЭВМ. Вычислительная система. Архитектура вычислительной системы. Аппаратное и программное обеспечение. Особенности ЭВМ различных поколений.

    Лекция №2. (2 часа) Структура ЭВМ. Микропроцессор, память, устройства ввода и вывода информации. Канальная и шинная системотехника. Архитектура CISC (Complex Instruction Set Computer). Архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computer). Сравнение основных характеристик процессоров i8088, i8086, i80286, i80386, i486, Pentium, Pentium 2, Pentium 3, Pentium 4. Сопроцессоры.

    Лекция №3. (2 часа). Логические элементы И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, исключающее ИЛИ, их условные обозначения и таблицы истинности, обозначения выполняемых логических операций. Комбинационные схемы и цифровые автоматы. Режим “положительной” и “отрицательной” логики работы логических элементов. Контактно-релейные схемы, реализующие логические операции И, ИЛИ, НЕ. Понятие активного логического уровня на входе логического элемента. Функциональная схема полного одноразрядного двоичного сумматора. Асинхронные и синхронные триггеры. Функциональные схемы и условные обозначения RS-триггеров, D-триггеров. D-триггер как ячейка памяти. Классификация счетчиков электрических импульсов, использование счетчиков в составе ЭВМ. Последовательные и параллельные регистры, их использование для хранения и преобразования информации из последовательной формы представления в параллельную и наоборот. Регистры и счетчики. Шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры и их применение в ЭВМ. Арифметико-логическое устройство. Операционный блок ЭВМ. Структурная схема процессора Pentium. Программно доступные регистры: аккумулятор, счетчик команд, указатель стека, индексный регистр, регистр флагов.

    Основной алгоритм работы процессора. Конвейерная обработка. Предсказание направления переходов. Адресная шина, шина данных, шина управления.

    Лекция №4. (2 часа). Память компьютера. Классификация запоминающих устройств. Статические и динамические оперативные запоминающие устройства. Постоянные запоминающие устройства: программируемые на заводе изготовителе, однократно программируемые потребителем, многократно программируемые потребителем с ультрафиолетовым стиранием информации, многократно программируемые потребителем с электрическим стиранием информации. Применение флеш-памяти, памяти на КМОП логических элементах. Оперативная память в IBM PC, распределение памяти. Кэш-память. Кэширование оперативной динамической памяти. Кэш память первого и второго уровней.

    Лекция №5. (2 часа). Регистры и модель доступа к памяти. Основные функциональные регистры микропроцессоров: регистры общего назначения; указатель команд; регистр флагов; регистр сегментов. Системные регистры: регистры управления микропроцессором; регистры системных адресов. Регистры отладки и тестирования. Форматы команд. Безадресные, одно-, двух- и трёхадресные команды. Кодировка регистров общего назначения. Кодировка сегментных регистров. Выбор сегментных регистров и относительного адреса. Формирование 16 и 32-разрядных эффективных адресов. Кодировка индексных и базовых регистров. Способы адресации. Работа процессора в режиме реальных адресов и в режиме защищенной памяти. Структура памяти. Взаимодействие процессора и памяти.

    Лекция №6. (2 часа). Базовая система ввода/вывода. "ROM BIOS", "Флеш-BIOS", CMOS RAM". Прерывания BIOS.

    Ассемблер как машинно-ориентированный язык программирования. Понятие о машинном языке. Числовые и мнемонические машинные коды. Язык ассемблера и язык Макроассемблера. Понятие об ассемблере, дисассемблере, отладчиках. Ассемблер для микропроцессоров семейства Intel 80x86. Подготовка текста программы, использование стандартных редакторов, трансляция программы, компоновка программы, отладка программы. Особенности *.exe и *.com файлов. Двоичная и шестнадцатиричная арифметика. Синтаксис языка ассемблер. Принцип работы ассемблера. Директивы определения данных. Сегментирование адресов. Директивы определения сегментов.

    Лекция №7. (2 часа). Типы данных, обрабатываемых микропроцессором: данные без знака, данные со знаком, данные в формате с плавающей точкой, двоично-десятичные данные, данные типа строка, символьные данные, данные типа указатель. Система команд центрального процессора: команды пересылки данных, команды арифметических операций, команды логических операций, команды переходов, команды обработки блоков данных, команды прерываний, команды управления состоянием процессора. Система прерываний.

    Понятие о макропрограммировании. Макросредства ассемблера. Условное ассемблирование. Многомодульные программы. Директивы ассемблера. Turbo Assembler, Turbo Debugger.

    Лекция №8. (2 часа). Защищенный режим работы процессора как средство реализации многозадачности. Сегментация памяти в защищённом режиме, дескрипторы, селекторы, страничная организация памяти. Уровни привилегий и защиты, правила доступа для сегментов программ и данных.

    Лекция №9. (2 часа). Центральные и внешние устройства ЭВМ, их характеристики. Видеосистемы. Устройство и принцип действия черно-белого и цветного мониторов, частота кадровой развертки, частота строчной развертки, разрешающая способность (число пикселов на экране). Жидкокристаллические экраны. Видеоадаптеры, видеорежимы, видеопамять. Связь между видеопамятью и разрешающей способностью экрана для черно-белого и цветного режимов. Аналого-цифровые АЦП и цифро-аналоговые ЦАП преобразователи. Принцип получения стереозвука. Принцип получения стереоизображения.

    Лекция №10. (2 часа). Магнитный, оптический и магнитооптический способы записи информации. Устройство и принцип действия винчестера. Типы головок чтения-записи, используемых в винчестерах. Преимущества магниторезистивных головок. Шаговые и линейные (соленоидные) двигатели. Выделенные, встроенные и гибридные сервосистемы. Основные параметры винчестеров: форм-фактор, емкость, среднее время доступа к данным, скорость передачи данных (внутренняя и внешняя), среднее время безотказной работы. Кэширование жесткого диска. Логическая структура жестких и флоппи-дисков: загрузочная запись, таблица (одна или две) размещения файлов, корневой каталог. область данных. Главный загрузочный сектор жесткого диска, разбиение диска на логические диски, максимальное число логических дисков. Структура загрузочного сектора. Необходимость сохранения на флоппи-дисках копий загрузочных секторов жесткого диска. Создание аварийного диска. Устройство и принцип действия привода флоппи-диска. Структура формата флоппи-диска: байты синхронизации, идентификационные заголовки, байты циклического контроля четности, маркировка дефектных секторов. Накопители, использующие эффект Бернулли, накопитель Zip. Накопители на сменных жестких дисках. Накопители на компакт-дисках. Магнитооптические накопители.

    Лекция №11. (2 часа). Манипулятор “мышка”. Устройство и принцип действия механической, оптикомеханической и оптических мышек. Трекбол.

    Сканеры. Классификация сканеров по степени прозрачности вводимого оригинала изображения, по кинематическому механизму сканера, по типу вводимого изображения, по особенностям программного и аппаратного обеспечения сканера. Черно-белые сканеры, блок-схема. Цветные сканеры, блок-схема. Программные интерфейсы. Необходимость компрессии файлов графической информации.

    Классификация принтеров: последовательные, строчные, страничные, ударного и безударного действия, символьные и матричные. Матричные принтеры ударного действия. Струйные принтеры, применение пузырьковой технологии и пьезоэффекта. Лазерные и LED-принтеры. Принтеры с термопереносом восковой мастики. Принтеры с термосублимацией красителя. Принтеры с изменением фазы красителя. Особенности цветной печати на принтерах разного типа. Разрешающая способность принтеров, быстродействие, расходные материалы, требования к бумаге, печать на прозрачных пленках. Цифровые видеокамеры. Цифровые фотоаппараты.

    Лекция №12. (2 часа). Принципы управления внешними устройствами персонального компьютера. Системы Plug-and-Play. Порты ввода-вывода. Параллельный порт, проверка параллельного порта. Последовательный порт, проверка последовательного порта. USB, IEEE-1384. Модемы. Сетевые карты. Современные тенденции развития архитектуры ЭВМ.

    Лабораторные занятия (продолжительность занятия 2 часа)
    1. Вводное занятие. Правила техники безопасности при работе с персональными компьютерами. Необходимость зануления вычислительной техники. Схема подключения розеток в компьютерном классе. Назначение и принцип действия устройства защитного отключения. Изучение элементной базы цифровой техники (сумматор, арифметико-логическое устройство, D-триггеры, JK-триггеры).
    2. Изучение элементной базы цифровой техники (регистры, счетчики, мультиплексоры, динамическая индикация, программирование микросхем ПЗУ (демонстрация)).
    3. Операционный блок ЭВМ.
    4. Обучающие программы по архитектуре компьютера i386, по командам языка ассемблер. Электронные версии учебной литературы, обучающие программы по архитектуре компьютера.
    5. Основные функциональные регистры микропроцессоров Intel. Отладчик Debug. Турбо отладчик.
    6. Форматы команд. Способы адресации. Сегментация памяти в реальном и защищенном режимах.
    7. Команды пересылок. Настройка и сохранение конфигурации турбо отладчика.
    8. Команды условных и безусловных переходов. Организация циклов. Логические команды.
    9. Арифметические команды сложения и вычитания.
    10. Арифметические команды умножения и деления.
    11. Прерывания BIOS.
    12. Прерывания DOS.
    13. Макросредства языка Ассемблер. Многомодульные программы.
    14. Создание и использование библиотек объектного кода.
    15. Обработка ошибок в языке ассемблер.
    16. Отладка программ языка Ассемблер.
    17. Использование нортоновских утилит и других программ для диагностики персонального компьютера. Базовая система ввода-вывода.