Учебно-методический комплекс учебной дисциплины
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
- Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «комплексный анализ хозяйственной деятельности», 1158.91kb.
- Назарова Вероника Сергеевна учебно-методический комплекс, 2456.13kb.
- Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «Муниципальное управление» по специальности, 359.71kb.
- Учебно-методический комплекс учебной дисциплины история политических и правовых учений, 431.59kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины. Иркутск 2008 Учебно методический комплекс, 329.2kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины. Иркутск 2008 Учебно методический комплекс, 115.23kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины. Иркутск 2008 Учебно-методический комплекс, 195.41kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины. Иркутск 2008 Учебно методический комплекс, 102.02kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины. Иркутск 2008 Учебно-методический комплекс, 250.7kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины. Иркутск 2008 Учебно-методический комплекс, 183.52kb.
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА информационных систем и технологий
Е.М.Кондратьев
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
учебной дисциплины
АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ
для специальности 230202.65 Информационные технологии в образовании
и направления подготовки бакалавров 230200.62 Информационные системы
Москва – 2010 г.
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА информационных систем и технологий
Е.М. Кондратьев
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
учебной дисциплины
АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ
для специальности 230202.65 Информационные технологии в образовании
и направления подготовки бакалавров 230200.62 Информационные системы
Рекомендовано Ученым советом
факультета_ Информационные технологии в образовании
(протокол №________ от_____________________2010 года)
Председатель
Ученого совета факультета к.т.н., доцент И.В. Красильников (подпись)
Одобрено кафедрой информационных систем и технологий
(протокол №________ от_____________________2010 года)
Зав. кафедрой
информационных систем и
технологий к.т.н., доцент С.Б. Цыбенова (подпись)
Москва – 2010 г.
Составитель: Кондратьев Евгений Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем и технологий МГПИ
Рецензенты:
Каптерев Андрей Игоревич, доктор педагогических наук, доктор социологических наук, профессор кафедры информационных систем и технологий МГПИ;
Гренков Вячеслав Леонидович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Биомедицинские приборы и компьютерные технологии» Московского государственного университета приборостроения и информатики (МГУПИ)
Учебно-методический комплекс разработан для студентов, обучающихся по специальности 230202.65 «Информационные технологии в образовании» и направлению подготовки бакалавров 230200.62 «Информационные системы». – М.: Московский гуманитарный педагогический институт, кафедра «Информационные системы и технологии», 2010г . – 78 с.
Аннотация: Дисциплина «Архитектура ЭВМ и систем» является общепрофессиональной дисциплиной специальности «Информационные технологии в образовании» и направления подготовки бакалавров «Информационные системы», которая изучается студентами 2-го и 4-го курса. В учебно-методическом комплексе представлена учебная программа и тематический план изучения дисциплины, задания для самостоятельной работы, приводятся вопросы для подготовки к экзамену, вариант экзаменационных билетов.
© Московский гуманитарный педагогический институт, 2010
© Кафедра информационных систем и технологий, 2010
СОДЕРЖАНИЕ
Тема 6. Периферийные устройства 14
Тема № 6. Периферийные устройства 62
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА
Дисциплина «Архитектура ЭВМ и систем» является общепрофессиональной дисциплиной Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности «Информационные технологии в образовании» и направления подготовки бакалавров «Информационные системы».
Дисциплина «Архитектура ЭВМ и систем» является важной при подготовке инженеров. Полученные знания должны соответствовать современным представлениям в области архитектуры ЭВМ и систем и определять умение выпускников самостоятельно решать практические типовые задачи профессиональной деятельности.
Цель дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» сформировать у студентов систему знаний по общей теории организации ЭВМ и информационно-вычислительных систем и сетей с учетом тенденций современного развития.
Достижение поставленной цели предусматривает последовательное решение следующих задач:
- дать обучаемым теоретическую подготовку в объеме, необходимом для реализации ими своей профессиональной деятельности;
- формирование у обучаемых системы практических навыков работы;
- развить у обучаемых умение видеть и решать проблемы, возникающие в сфере своей профессиональной деятельности.
Дисциплина способствует решению практических типовых задач профессиональной деятельности выпускника, подготовленного для выполнения одного или нескольких видов деятельности:
- в научно-исследовательской области;
- в области преподавания.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Изучение данной дисциплины осуществляется на основе знаний, приобретённых студентами ранее, в ходе изучения дисциплины «Информационные технологии», и других учебных дисциплин естественно - научного цикла и тесно координируется с освоением учебной дисциплины «Информационные сети».
В результате изучения содержания учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» и реализации в процессе обучения требований по обеспечению профессионально-прикладной направленности, а также самостоятельной работы студенты должны:
знать:
- основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов;
- основные стадии выполнения команды;
- архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов;
- архитектуру информационно-вычислительных систем и сетей;
уметь:
- подключать периферийные устройства;
- реализовывать сети ЭВМ;
владеть навыками:
- определения быстродействия и производительности ЭВМ;
- организации ввода-вывода;
иметь представление:
- о функциональной и структурной организации процессора;
- об организации памяти ЭВМ;
- об организации прерываний в ЭВМ;
- о параллельных системах;
- о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах;
- о матричных и ассоциативных вычислительных сетях;
- о конвейерных и потоковых вычислительных сетях.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Объём дисциплины (в часах) и виды учебной работы
| Виды занятий | Объем дисциплины, час | |
| Название специальностей | ||
| Информационные технологии в образовании очная форма обучения | Информационные системы – очная форма обучения | |
| Общая трудоемкость | 102 | 102 |
| Аудиторные занятия: Лекции(Л) Семинары (С) и/или Практические занятия (ПЗ) Лабораторные работы (ЛР) | 50 16 - 34 | 36 18 - 18 |
| Самостоятельная работа | 52 | 64 |
| Контрольная работа | - | 2 |
| Эссе | - | - |
| Реферат | - | - |
| Курсовая работа | - | - |
| Домашнее задание и т.д. | - | |
| Форма итогового контроля | Экзамен | Экзамен |
4. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальности 230202.65 – Информационные технологии в образовании и направления подготовки бакалавров 230200.62 – Информационные системы (Приложение 1).
Программа составлена на основе рабочих учебных планов специальности 230202.65 и направления подготовки 230200.62 и примерной рабочей программы по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем».
4.1. Организационно – методический раздел
Рабочая программа учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» определяет ее содержание, структуру и объем часов. Разработана в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и предназначена для обучения студентов специальности «Информационные технологии в образовании».
Дисциплина «Архитектура ЭВМ и систем» является общепрофессиональной дисциплиной Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности «Информационные технологии в образовании» и направления подготовки бакалавров «Информационные системы».
Дисциплина «Архитектура ЭВМ и систем» является важной при подготовке инженеров. Полученные знания должны соответствовать современным представлениям в области операционных систем и определять умение выпускников самостоятельно решать практические типовые задачи профессиональной деятельности.
Цель дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» – сформировать у студентов систему знаний по общей теории организации ЭВМ и информационно-вычислительных систем и сетей с учетом тенденций современного развития. Достижение поставленной цели предусматривает последовательное решение следующих задач:
- дать обучаемым теоретическую подготовку в объеме, необходимом для реализации ими своей профессиональной деятельности;
- формирование у обучаемых системы практических навыков работы;
- развить у обучаемых умение видеть и решать проблемы, возникающие в сфере своей профессиональной деятельности.
Дисциплина способствует решению практических типовых задач профессиональной деятельности выпускника по направлению «Информационные системы», подготовленного для выполнения одного или нескольких видов деятельности:
- в научно-исследовательской области;
- в области преподавания.
Предметом дисциплины является архитектура ЭВМ и систем.
Изучение данной дисциплины осуществляется на основе знаний, приобретённых студентами ранее, в ходе изучения дисциплины «Операционные системы», «Информационные сети» и других учебных дисциплин естественно - научного цикла и тесно координируется с освоением учебной дисциплины «Цифровая и вычислительная техника».
В результате изучения содержания учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» и реализации в процессе обучения требований по обеспечению профессионально-прикладной направленности, а также самостоятельной работы студенты должны:
знать:
- основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов;
- основные стадии выполнения команды;
- архитектурные особенности организации ЭВМ различных классов;
- архитектуру информационно-вычислительных систем и сетей;
уметь:
- подключать периферийные устройства;
- реализовывать сети ЭВМ;
владеть навыками:
- определения быстродействия и производительности ЭВМ;
- организации ввода-вывода;
иметь представление:
- о функциональной и структурной организации процессора;
- об организации памяти ЭВМ;
- об организации прерываний в ЭВМ;
- о параллельных системах;
- о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах;
- о матричных и ассоциативных вычислительных сетях;
- о конвейерных и потоковых вычислительных сетях.
4.2 Содержание разделов и тем учебной дисциплины
4.2.1 Наименование и краткое содержание тем
Раздел 1. Архитектура ЭВМ
Тема 1. Классификация, основные характеристики и принципы
построения ЭВМ
Цель и задачи дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем», её место в системе подготовки специалиста. Структура и состав дисциплины, методы изучения дисциплины.
Основные определения: ЭВМ, структура ЭВМ, архитектура ЭВМ. Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов. Поколения ЭВМ.
Понятие архитектуры ЭВМ. Классические принципы построения архитектуры ЭВМ; принципы Фон Неймана. Архитектурные особенности ЭВМ различных классов.
Классификация ЭВМ; сетевая классификация. Персональные ЭВМ.
Тема 2. Шины
Определение шины. Типы, назначение и параметры шин. Внутренние и внешние шины.
Шина процессора. Взаимодействие шин в типичном компьютере на базе процессора Pentium (Socket 7). Hub-архитектура Intel. Архитектура HyperTransport. Скорость передачи данных по шине процессора. Новейшие шины процессоров Intel и AMD.
Шина памяти. Шины ввода-вывода; типы шин ввода вывода. Локальная шина. Шина PCI; шина PCI Express. AGP.
Шины для подключения внешних устройств: шина USB, шина IEEE 1394. Шина SCSI,
Тема 3. Системная плата
Системная плата и её функции. Принцип работы системной платы. Разновидности системных плат; состав системной платы. Форм-факторы системных плат; спецификации системных плат. Сокеты и слоты.
Состав и функции набора микросхем системной логики ПК. Эволюция набора микросхем системной логики. Современные наборы микросхем системной логики компании Intel. Номера и особенности наборов; блок-диаграммы. Современные наборы микросхем системной логики сторонних производителей под процессоры компании Intel.
Современные наборы микросхем системной логики компании AMD. Номера и особенности наборов; блок-диаграммы. Современные наборы микросхем системной логики сторонних производителей под процессоры компании AMD.
Тема 4. Процессор и память ЭВМ
Центральный процессор (ЦПУ) ЭВМ; основные параметры ЦПУ. Функциональная и структурная организация процессора; режимы работы процессора. Типы процессоров. Структура процессора: устройство управления, арифметико-логическое устройство, регистры процессора, интерфейсная часть процессора.
Новейшие процессоры Intel. Архитектура Nehalem. Процессоры семейства Bloomfield. Свойства семейства Bloomfield. Процессоры семейства Lynnfield. Процессоры Core iX. Процессоры семейства Clarkdale. Свойства семейства Clarkdale. Модели процессоров семейства Clarkdale. Классы современных процессоров Intel для настольных ПК и их характеристики. Новейшие процессоры AMD. Номера и названия современных процессоров AMD.
Структура и формат команд. Основные стадии выполнения команды. Порядок выполнения команд; базовая система команд. Режимы адресации данных (операндов); типы операндов. Непосредственная адресация. Косвенная адресация; разновидности косвенной адресации.
Взаимодействие элементов при работе процессора. Работа процессора при выполнении программного прерывания.
Организация памяти ЭВМ. Состав, устройство и принцип действия основной памяти ЭВМ. Физическая и логическая структура оперативной памяти. Типы и характеристики оперативной памяти.
Внешняя память. Логическая структура диска. Накопители на гибких и жестких магнитных дисках. Накопители на оптических дисках; съемные диски.
Регистровая память, кэш-память. Иерархия памяти. Сравнительные характеристики запоминающих устройств.
Тема 5. Организация прерываний и ввода-вывода
Организация прерываний в ЭВМ. Виды прерываний; таблица векторов прерываний. Аппаратные прерывания (IRQ); стандартные функции прерываний; приоритеты IRQ. Прерывания шины PCI. Управление прерываниями. APIC. Конфликты прерываний.
Ввод-вывод информации в ЭВМ, системы ввода-вывода. Порты ввода-вывода. Каналы и интерфейсы ввода-вывода. Логический и физический уровни интерфейсов ввода-вывода. Асинхронный и синхронный обмены. Прямой доступ к памяти; каналы прямого доступа к памяти (DMA). Взаимодействие устройств в режиме прямого доступа к памяти.
Место интерфейса в аппаратном комплексе ЭВМ. Внутренний интерфейс ЭВМ. Интерфейсы межмашинного обмена. Последовательный и параллельный интерфейсы. Интерфейс системной шины. Интерфейсы внешних запоминающих устройств: IDE, SCSI, SATA. ACPI.