Методические рекомендации по организации изучения дисциплины (модуля)

Тематика и планы аудиторной работы студентов по изученному материалу (планы последовательного проведения занятий ЛБ):

ТЕМА 1. РАЗВИТИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ АРХИТЕКТУРЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ И ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ

ПЛАН ЛЕКЦИИ

- История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ и их классификация.

- Понятие об архитектуре компьютера.

- История развития вычислительной техники.

- Классификация компьютеров.

- Информационно-логические основы построения ЭВМ.

- Принципы фон Неймана и классическая архитектура компьютера.

ВОПРОСЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ОБСУЖДЕНИЯ

1. История развития вычислительной техники.

2. Поколения ЭВМ.

3. Классификация компьютеров по назначению.

4. Состав вычислительной системы.

5. Классификация прикладных программных средств.

6. Строение компьютера. Главные устройства.

7. Принципы построения компьютера.

8. Принципы фон Неймана.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ – подготовка докладов.

Темы докладов:

1 Докомпьютерная история развития вычислительной техники.

2 Вклад Ч. Бэббиджа в разработку принципов функционирования автоматических цифровых вычислительных машин.

3 Работы Дж. фон Неймана по теории вычислительных машин.

4 История создания и развития ЭВМ 1-го поколения.

5 История создания и развития ЭВМ 2-го поколения.

6 История создания и развития ЭВМ 3-го поколения.

7 История создания и развития ЭВМ 4-го поколения

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: [1], глава 1; [2], 1.1, 1.2; [3], 1.8.

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: [1], 1.1; [2], 1.1, 1.2, 1.3.

ТЕМА 2. АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА КАК ИЕРАРХИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ. ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

ПЛАН ЛЕКЦИИ

- Центральные и внешние устройства ЭВМ, их характеристики.

- Канальная и шинная системотехника.

- Базовая структура аппаратных средств ЭВМ.

- Основные компоненты структуры, стандартная терминология и определения.

- Организация связей между устройствами ЭВМ.

- Особенности архитектур ЭВМ с канальной и шинной организацией.

- Принципы управления внешними устройствами персонального компьютера.

- Базовая система ввода/вывода.

- Внешние устройства компьютера.

- Параллельный и последовательный интерфейсы.

- Внешние запоминающие устройства.

- Устройства ввода и вывода информации: видеокарты и мониторы; принтеры; манипуляторы; накопители на гибких и жестких магнитных дисках; оптические диски; сканирующие устройства.

- Контроллеры внешних устройств.

- Драйверы устройств.

- Техническое обслуживание компьютера.

ВОПРОСЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ОБСУЖДЕНИЯ

1. Основные характеристики ЭВМ, влияющие на эффективность ее работы.

2. Основные модели микропроцессоров.

3. Многообразие внешних устройств ЭВМ.

4. Способы взаимодействия центральных устройств ЭВМ с периферийными.

5. Особенности канальной и шинной организации.

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

1.Конфигурация компьютера.

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ – составление сравнительных таблиц характеристик центральных и внешних устройства ЭВМ.

 

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: [2], глава 2; [2], 1.2; [3], 1.1, 1.2, 1.3, 1.4.

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: [1], 2.2, 2.3, 2.4; [2], глава 5, глава 7.

ТЕМА 3. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА КОМПЬЮТЕРА

ПЛАН ЛЕКЦИИ

- Вентили и булева алгебра.

- Основные цифровые логические схемы.

- Память.

- Микросхемы процессоров и шины.

- Средства сопряжения.

ВОПРОСЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ОБСУЖДЕНИЯ

1. Общие принципы функциональной и структурной ор­ганизации ЭВМ.

2. Организация работы ЭВМ при выполнении задания пользователя.

3. Состав, устройство и принцип действия основ­ной памяти.

4. Работа микропроцессора при выполнении про­граммного прерывания.

5. Взаимодействие элементов при работе микро­процессора.

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

1. Счетчики.

2. Сумматоры, АЛУ.

3. Память.

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ – подготовка к выполнению лабораторных работ.

 

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: [1], глава 2; [2], 2.4, 3.5, 4.2, 4.4; [3], 2.2, 2.5, 4.2.

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: [1], 4.1, 4.2, 3.5; [2], 6.2, [7].

ТЕМА 4. МИКРОАРХИТЕКТУРА

ПЛАН ЛЕКЦИИ

- Архитектура микропроцессора

- Функциональная схема персонального компьютера.

- Процессор.

- Регистры.

- Оперативная память (RAM) и её конструктивные элементы.

- Постоянная память (ROM).

- Механизмы адресации.

- Арифметико-логическое устройство.

- Программно доступные регистры: аккумулятор, счетчик команд, указатель стека, индексный регистр, регистр флагов.

- Система и механизм прерываний микропроцессора.

- Материнская плата.

- Процессы и процессоры.

- Понятие процесса.

- Последовательные, совмещенные и параллельные процессы.

- Состояние процесса.

- Понятие о прерывании процесса.

- Система прерываний и обработка прерываний.

- Причины прерываний.

- Приоритет в прерывании.

- Уровень и глубина прерываний.

- Механизмы реализации прерываний.

- Фазы прерываний

ВОПРОСЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ОБСУЖДЕНИЯ

6. Общие принципы функциональной и структурной ор­ганизации ЭВМ.

7. Организация работы ЭВМ при выполнении задания пользователя.

8. Состав, устройство и принцип действия основ­ной памяти.

9. Работа микропроцессора при выполнении про­граммного прерывания.

10. Взаимодействие элементов при работе микро­процессора.

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

4. Счетчики.

5. Сумматоры, АЛУ.

6. Память.

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ – подготовка к выполнению лабораторных работ.

 

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: [1], глава 2; [2], 2.4, 3.5, 4.2, 4.4; [3], 2.2, 2.5, 4.2.

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: [1], 4.1, 4.2, 3.5; [2], 6.2, [7].

ТЕМА 5. АРХИТЕКТУРА КОМАНД

ПЛАН ЛЕКЦИИ

- Типы данных.

- Форматы команд.

- Адресация.

- Типы команд.

ВОПРОСЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ОБСУЖДЕНИЯ

 

1. Реализация управляющих конструкций (if-then-else, while-do и т.д.) языков высокого уровня средствами макропрограммирования.

2. Параметры макрокоманды.

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

1. Разработка программ.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ – подготовка к выполнению лабораторных работ.

 

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: [4], 3.5; [5] глава 14.

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: [8].

ТЕМА 6. АРХИТЕКТУРА ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

ПЛАН ЛЕКЦИИ

- Виртуальная память.

- Виртуальные команды ввода-вывода.

- Примеры операционных систем.

ВОПРОСЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ОБСУЖДЕНИЯ

1. Интерфейс системной шины.

2. Интерфейсы внешних запоминающих устройств IВМ РС.

3. Способы организации совместной работы периферийных и центральных устройств.

4. Последовательный и параллельный интерфейсы ввода-вывода

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ не предусмотрены

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ – Подготовка докладов.

 

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: [2], глава 2; [2], 1.2; [3], 1.1, 1.2, 1.3, 1.4.

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: [1], 2.2, 2.3, 2.4; [2], глава 5, глава 7.

ТЕМА 7. АССЕМБЛЕР КАК МАШИННО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ

ПЛАН ЛЕКЦИИ

- Программирование на ассемблере.

- Система команд.

- Команды и данные.

- Форматы данных.

- Мнемоническое кодирование.

- Прерывания базовой системы ввода-вывода (BIOS) и операционной системы (ОС).

- Ассемблирование и дизассемблирование.

- Отладка и трассировка программ.

ВОПРОСЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ОБСУЖДЕНИЯ

1. Объясните следующие термины своими словами:

- Транслятор.

- Интерпретатор.

- Виртуальная машина.

2. Чем отличается интерпретация от трансляции?

3. Может ли компилятор производить данные сразу для микроархитектурного уровня, минуя уровень архитектуры команд? Обоснуйте все доводы за и против.

4. Можете ли вы представить многоуровневый компьютер, у которого уровень внешнего устройства и цифровой логический уровень — не самые нижние уровни? Объясните, почему.

5. Некоторые команды уровня операционной системы идентичны командам уровня архитектуры команд. Эти команды сразу выполняются микропрограммой, а не операционной системой. Учитывая ответ на предыдущий вопрос, подумайте, зачем это нужно.

6. В каком смысле аппаратное и программное обеспечение эквивалентны? А в каком не эквивалентны?

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

1. Разработка программ.

7. Отладка.

8. Описание данных.

9. Структура программ.

10. Арифметические операторы.

11. Условные переходы и циклы.

12. Массивы.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ – подготовка к выполнению лабораторных работ.

 

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: [4], 3.2, 3.3, 3.4; [5] главы 5-11; [6]главы 1-3.

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: [8].

ТЕМА 8. АРХИТЕКТУРЫ КОМПЬЮТЕРОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

ПЛАН ЛЕКЦИИ

- Современные тенденции развития архитектуры ЭВМ.

- Особенности организации процессоров с сокращенным набором команд (ПСНК)

- Базовая архитектура ПСНК.

- Формат команды.

- Примеры структур различных процессоров.

ВОПРОСЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ОБСУЖДЕНИЯ

5. Интерфейс системной шины.

6. Интерфейсы внешних запоминающих устройств IВМ РС.

7. Способы организации совместной работы периферийных и центральных устройств.

8. Последовательный и параллельный интерфейсы ввода-вывода

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ не предусмотрены

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ – Подготовка докладов.

 

ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ: [2], глава 2; [2], 1.2; [3], 1.1, 1.2, 1.3, 1.4.

ЛИТЕРАТУРА ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: [1], 2.2, 2.3, 2.4; [2], глава 5, глава 7.

 

13. Учебно-методическое обеспечение и информационное обеспечение дисциплины
(модуля)

• основная литература

Э. Таненбаум Архитектура компьютера. 4-е изд. – Спб.Питер, 2003.

Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006.

С.В. Зубков Assembler для DOS, Windows и UNIX. 3-е изд., стер. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2004.

В.И. Юров Assembler. Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2004.

В.И. Юров Assembler. Практикум (+дискета) – СПб.: Питер, 2003.

• дополнительная литература

1. Партыка Т.Л., Попов И.И. Электронные вычислительные машины и системы: учеб. пособие. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М,2007.

2. А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко; под ред. А.П. Пятибратова. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник – М.: Финансы и статистика, 1998.

3. А.В. Богданов, В.В. Корхов, В.В. Мареев, Е.Е. Станкова. Архитектуры и топологии многопроцессорных вычислительных систем. Курс лекций. Учебное пособие – М.: ИНТУИТ.РУ «Интернет-Университет Информационных Технологий», 2004.

4. Ю.В. Новиков, П.К. Скоробогатов. Основы микропроцессорной техники: Учебное пособие. – 3-е изд., испр. – М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.

5. В.В. Корнеев, А.В. Киселев. Современные микропроцессоры.– 3-е изд., перераб. и доп.– СПб.: БХВ-Петербург, 2003.

6. М. Гук. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия – СПб: Издательство «Питер», 1999.

7. Р. Томпсон, Б. Томпсон. ЖелезоПК: Энциклопедия. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2004.

8. В.И. Юров. Assembler. Специальный справочник. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2004.

• электронные образовательные ресурсы (ЭОР)

- BIOS_Setup.chm;

- А. Калашников, О. Климов. «Ассемблер? Это просто! Учимся программировать»;

- Сайт WASM.RU;

- Учебник по основам языка Ассемблера;

- Гук М. - Аппаратные интерфейсы ПК.doc;

- Гук М. - Интерфейсы ПК (Справочник).djvu;

- Модернизация и Ремонт ПК Для Чайников.pdf;

- Таненбаум Э. - Архитектура ПК.pdf.

• перечень используемых технических средств

- специально оборудованные аудитории и компьютерные классы;

- персональные компьютеры;

- различные технические и аудиовизуальные средства обучения;

- лабораторные стенды: «Счетчики», «Сумматор», «АЛУ», «ОЗУ», «ПЗУ», «Регистры»;

- блоки питания 5В, 12В, частотомер, осциллографы.

• перечень используемых пособий:

1. Э. Таненбаум Архитектура компьютера. 4-е изд. – Спб.Питер, 2003.
2. Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006.
3. С.В. Зубков Assembler для DOS, Windows и UNIX. 3-е изд., стер. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2004.
4. В.И. Юров Assembler. Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2004.
5. В.И. Юров Assembler. Практикум (+дискета) – СПб.: Питер, 2003.

• дополнительная литература

1. Партыка Т.Л., Попов И.И. Электронные вычислительные машины и системы: учеб. пособие. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М,2007.

2. А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко; под ред. А.П. Пятибратова. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник – М.: Финансы и статистика, 1998.

3. А.В. Богданов, В.В. Корхов, В.В. Мареев, Е.Е. Станкова. Архитектуры и топологии многопроцессорных вычислительных систем. Курс лекций. Учебное пособие – М.: ИНТУИТ.РУ «Интернет-Университет Информационных Технологий», 2004.

4. Ю.В. Новиков, П.К. Скоробогатов. Основы микропроцессорной техники: Учебное пособие. – 3-е изд., испр. – М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.

5. В.В. Корнеев, А.В. Киселев. Современные микропроцессоры.– 3-е изд., перераб. и доп.– СПб.: БХВ-Петербург, 2003.

6. М. Гук. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия – СПб: Издательство «Питер», 1999.

7. Р. Томпсон, Б. Томпсон. ЖелезоПК: Энциклопедия. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2004.

8. В.И. Юров. Assembler. Специальный справочник. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2004.

• электронные образовательные ресурсы (ЭОР)

- BIOS_Setup.chm;

- А. Калашников, О. Климов. «Ассемблер? Это просто! Учимся программировать»;

- Сайт WASM.RU;

- Учебник по основам языка Ассемблера;

- Гук М. - Аппаратные интерфейсы ПК.doc;

- Гук М. - Интерфейсы ПК (Справочник).djvu;

- Модернизация и Ремонт ПК Для Чайников.pdf;

- Таненбаум Э. - Архитектура ПК.pdf.

Электронные учебники и справочники:

- BIOS_Setup.chm;

- А. Калашников, О. Климов. «Ассемблер? Это просто! Учимся программировать»;

- Сайт WASM.RU;

- Учебник по основам языка Ассемблера;

- Гук М. - Аппаратные интерфейсы ПК.doc;

- Гук М. - Интерфейсы ПК (Справочник).djvu;

- Модернизация и Ремонт ПК Для Чайников.pdf;

- Таненбаум Э. - Архитектура ПК.pdf.