Рабочая программа по дисциплине "Архитектура компьютерных систем"
рабочая программа по теме

Опубликовано 23.02.2016 - 10:46 - Зорин Игорь Александрович

Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования 09.02.03 Программирование в компьютерных системах, базовый уровень

Скачать:

Вложение	Размер
Рабочая программа по дисциплине "Архитектура компьютерных систем"	251 КБ

Предварительный просмотр:

УТВЕРЖДАЮ

Директор ГБОУ РМ СПО (ССУЗ)

«Зубово-Полянский педагогический колледж»

___________________ Н.В. Балашов

«_____» ______________ 2015 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Архитектура компьютерных систем

2015 г.

Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности среднего профессионального образования 09.02.03 Программирование в компьютерных системах, базовый уровень

Организация-разработчик: ГБОУ РМ СПО (ССУЗ) «Зубово-Полянский педагогический колледж»

Разработчики:

Зорин И. А., преподаватель ГБОУ РМ СПО (ССУЗ) «Зубово-Полянский педагогический колледж»

Рекомендована Экспертным советом ГБОУ РМ СПО (ССУЗ) «Зубово-Полянский педагогический колледж»

Заключение Экспертного совета № 1 от 31 августа 2015г.

СОДЕРЖАНИЕ

	стр.
ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ	4
СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ	5
УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ	12
КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ	13

1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Архитектура компьютерных систем

1.1. Область применения программы

Программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 09.02.03 Программирование в компьютерных системах.

Примерная программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения квалификации и переподготовки) и профессиональной подготовке по профессиям рабочих: программист, техник-программист.

1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в общепрофессиональный цикл.

1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:

В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:

получать информацию о параметрах компьютерной системы;
подключать дополнительное оборудование и настраивать связь между элементами компьютерной системы;
производить инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

базовые понятия и основные принципы построения архитектур вычислительных систем;
типы вычислительных систем и их архитектурные особенности;
организацию и принцип работы основных логических блоков компьютерных систем;
процессы обработки информации на всех уровнях компьютерных архитектур;
основные компоненты программного обеспечения компьютерных систем;
основные принципы управления ресурсами и организации доступа к этим ресурсам

1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение программы дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося 144 часа, в том числе:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 96 часов;

самостоятельной работы обучающегося 48 часов.

2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Объем часов
Максимальная учебная нагрузка (всего)	144
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)	96
в том числе:
лабораторные занятия	28
практические занятия	8
контрольные работы	6
Самостоятельная работа обучающегося (всего)	48
в том числе:
Выполнение индивидуального задания Подготовка реферата	40 8
Итоговая аттестация в форме зачета

2.2. Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины «Архитектура компьютерных систем»

Наименование разделов и тем	Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работ (проект) (если предусмотрены)		Объем часов	Уровень освоения
1	2		3	4
Введение	Понятие архитектуры компьютеров Архитектура аппаратных средств Архитектура «неймоновского» и «постнеймоновского» компьютеров		2	1
Раздел 1. Представление информации в ЭВМ			26
Тема 1.1. Арифметические основы ЭВМ	1	Системы счисления Позиционные и непозиционные системы счисления (основные определения) Единственность представления чисел в p-ичных системах счисления Представление произвольных чисел в позиционных системах счисления	4	2
	2	Арифметические операции в p-ичных системах счисления Перевод чисел из p-ичной системы счисления в 10-ную и обратно Сложение, вычитание, умножение и деление в p-ичных системах счисления		2
	Практические занятия		4
	Перевод чисел из p-ичной системы счисления в 10-ную и обратно
	Сложение, вычитание, умножение и деление в p-ичных системах счисления
	Самостоятельная работа обучающихся Выполнение индивидуального задания: «Арифметические операции в p-ичных системах счисления»		4
Тема 1.2. Представление информации в компьютере	Содержание учебного материала		4
	1	Представление числовой информации в компьютере Представление целых положительных и отрицательных чисел Особенности реализации арифметических операций в конечном числе разрядов Представление вещественных чисел Нормализованная запись числа Представление вещественных чисел в формате с плавающей точкой Выполнение арифметических операций над вещественными числами		2
	2	Представление текстовой графической и звуковой информации Представление текстовой информации, таблицы кодировки Векторное и растровое представление графической информации Квантование цвета, цветовые модели RGB, CMYK, HSB Импульсно-кодовая модуляция, принципы компьютерного воспроизведения звука		2
	Практические занятия		4
	Представление числовой информации в компьютере
	Представление текстовой графической и звуковой информации
	Контрольные работы		2
	Представление информации в ЭВМ
	Самостоятельная работа обучающихся Выполнение индивидуального задания: «Представление информации в компьютере»		4
Раздел 2. Архитектура и принципы работы основных логических блоков вычислительных систем (ВС)			100
Тема 2.1. Системный интерфейс и архитектура системной платы	Содержание учебного материала		2
	1	Системный интерфейс и архитектура системной платы Архитектура системной платы, синхронизация, чипсет Особенности организации работы шины Характеристики шин ПК Распределение адресного пространства ввода/вывода и технология Plug and Play		1
Тема 2.2. Архитектура микропроцессора	Содержание учебного материала		10
	1	Архитектура микропроцессоров семейства i80×86 Общие характеристики микропроцессоров и эволюция развития Архитектура процессора RISC, CISC, MISC Микропроцессоры различных поколений		2
	2	Программная модель Программная модель 16 разрядных микропроцессоров Программная модель 32 разрядных микропроцессоров Регистры, управление памятью, типы данных, команды и их форматы Организация защищенного режима		2
	3	Кэширование памяти Принципы кэширования Кеш прямого отображения Наборно-ассоциативный кэш Ассоциативный кэш Пересылка строк кэш-памяти в пакетном режиме Архитектура и характеристики средств кэширования Управление кэшированием		2
	4	Математический сопроцессор и технология MMX Математический сопроцессор Программная модель FPU Форматы чисел FPU Команды и их форматы Особенности организации работы устройства FPU Технология MMX, 3DNow!, SSE, SSE2		2
	5	Тестирование, отладка, мониторинг и идентификация микропроцессоров Начальный сброс и тестирование Средства отладки программного обеспечения Зондовая отладка Режим системного управления SMM Метки реального времени и мониторинг производительности Идентификация процессоров		2
	Лабораторные работы		2
	Программирование микропроцессора
	Самостоятельная работа обучающихся Выполнение индивидуального задания: «Программирование микропроцессора»		2
Тема 2.3. Системная память персонального компьютера	Содержание учебного материала		4
	1	Логическая организация памяти Распределение адресного пространств памяти Расширенная память Отображаемая (дополнительная) память (Expanded Memory) Системная память (Shadow RAM)		2
	2	Физическая организация памяти Организация динамической ОЗУ Организация банков памяти и режимы работы ОЗУ Типы динамической памяти (FPM, EDO, BEDO, SDRAM) Модули динамической памяти		2
	Лабораторные работы		2
	Определение модели ПК
	Самостоятельная работа обучающихся Составление программы , определяющей данные о дате создания BIOS		2
Тема 2.4. CMOS память	Содержание учебного материала		2
	1	CMOS память Архитектура и принцип действия часов реального времени Данные, хранящиеся в оперативной памяти (в области сохранения BIOS)		2
	Лабораторные работы		4
	Определение конфигурации компьютера, используя данные CMOS памяти
	Чтение показаний часов реального времени, используя порты 70h и 71h
	Самостоятельная работа обучающихся Определение конфигурации компьютера, используя область сохранения BIOS Установка показаний часов реального времени		4
Тема 2.5. Системный таймер	Содержание учебного материала		2
	1	Системный таймер Архитектура и назначение таймера Механизм обработки прерывания таймера Режимы работы таймера Программирование таймера Генерация звуков и музыки		2
	Лабораторные работы		4
	Вывод на экран количества секунд, отработанной машиной
	Генерация тона путем непосредственного воздействия на мембрану динамика
	Самостоятельная работа обучающихся Получение информации о текущем состоянии выбранного канала Проигрывание нот с помощью процедуры Gamma Генерация звука сирены Генерация звука взрыва		8
Тема 2.6. Подсистема прямого доступа к памяти (DMA)	Содержание учебного материала		2
	1	Подсистема прямого доступа к памяти (DMA) Архитектура контролера DMA Принцип работы контролера DMA Типы передач Описание внутренних регистров DMA Организация подсистемы DMA Программное управление контролером DMA		2
	Лабораторные работы		2
	Программирование первой ступени контроллера на выполнение операции передачи «память-память»
Тема 2.7. Подсистема прерываний	Содержание учебного материала		2
	1	Подсистема прерываний Организация прерываний Программируемый контролер прерываний Работа контроллеров прерывания в составе IBM подобных ПК		2
	Лабораторные работы		2
	Инициализация первой и второй ступеней контроллера PIC
Тема 2.8. Клавиатура	Содержание учебного материала		2
	1	Контроллер клавиатуры системного блока Архитектура подсистемы клавиатуры Контроллер клавиатуры системного блока Организация работы блока клавиатуры Работа обработчика INT 09h Режим работы контролера8048 блока клавиатуры и его программирование Организация буфера клавиатуры Расширение буфера клавиатуры		2
	Лабораторные работы		4
	Запрет (разрешение) интерфейса с клавиатурой
	Анализ состояния клавиш переключателей
	Самостоятельная работа обучающихся Ожидание момента освобождения входного буфера клавиатуры Очистка буфера клавиатуры Мигание диодов NumLock, CapsLock, ScrollLock Анализ 60 порта на прямой и обратный скан коды нажатых клавиш Перенос и увеличение буфера клавиатуры		10
Тема 2.9. Дисковые устройства внешней памяти	Содержание учебного материала		4
	1	Физическая организация и логическая структура дисковых устройств внешней памяти Физическая организация жестких дисков Физическая организация гибких дисков Съемные носители памяти на магнитных дисках Логическая структура жестких магнитных дисков Логическая структура разделов (гибких магнитных дисков) Трансляция геометрии с помощью сдвигов битов Трансляция геометрии с помощью LBA Формат адресного пакета Физическая организация логических дисков Логическая организация логических дисков Файловые системы		2
	2	Управление накопителями гибких и жестких дисков Архитектура контроллера гибких дисков Команды управления накопителями Работа BIOS с адаптером НГМД Электрический интерфейс IDE/ATA Регистры устройств и режимы передачи данных Команды обмена данными Команды идентификации, инициализации и конфигурирования Команды специального назначения Пакетный интерфейс ATAPI		2
	Лабораторные работы		4
	Анализ логической структуры гибкого диска Программирование НЖМД
	Самостоятельная работа обучающихся Программирование НГМД		2
Тема 2.10. Управление видеоподсистемой	Содержание учебного материала		6
	1	Управление видеоподсистемой Принципы построения видеотерминалов и форматирование изображений Видеоадаптеры Поддержка видеосистемы со стороны BIOS		2
	2	Работа в текстовых режимах Содержание видеопамяти в текстовом режиме Видеоатрибуты символов Управление цветом бордюра, курсором Управление шрифтами Страничная организация видеопамяти и аппаратные сдвиги		2
	3	Работа в графических режимах Отображение пикселей на экран Преобразование и масштабирование экранных координат Ввод текста в графическом режиме Запись и чтение данных видеобуфера		2
	Лабораторные работы		2
	Программирование видеоадаптера в текстовом режиме
	Самостоятельная работа обучающихся Программирование видеоадаптера в графическом режиме		2
Тема 2.11. Внешние интерфейсы	Содержание учебного материала		2
	1	Внешние интерфейсы Программная модель COM-порта Инициализация последовательного порта Передача и прием данных COM-порт и PnP Стандартный режим SPP Режим EPP, ECP Согласование режимов Архитектура и взаимодействие элементов системы USB Типы передач и форматы передаваемой информации Физический интерфейс SCSI Адресация устройств и передача данных Конфигурирование устройств SCSI		2
	Лабораторные работы		2
	Программирование последовательного порта
	Контрольные работы		2
	Архитектура и принципы работы основных логических блоков вычислительных систем (ВС) (в форме тестирования)
	Самостоятельная работа обучающихся Программирование параллельного порта		2
Раздел 3. Вычислительные системы			16
Тема 3.1. Архитектура информационно-вычислительных систем	Содержание учебного материала		2
	1	Архитектура информационно-вычислительных систем Информационные системы и их классификация Функциональная и структурная организация информационных систем Архитектурные особенности вычислительных систем различных классов Основные классы вычислительных машин: большие, малые и микрокомпьютеры Многомашинные и многопроцессорные ВС Суперкомпьютеры и особенности их архитектуры Кластерные суперкомпьютеры		3
	Самостоятельная работа обучающихся Подготовка реферата по теме «Суперкомпьютеры и особенности их архитектуры»		4
Тема 3.2. Основные принципы построения сетей	Содержание учебного материала		4
	1	Локальные вычислительные сети Виды локальных вычислительных сетей: одноранговые, серверные Устройства межсетевого интерфейса Способы повышения производительности ЛВС Базовые технологии локальных сетей: IEEE 802.3/Ethernet, IEEE 802.5/Token Ring, ARCNET, FDDI Методы доступа к каналам связи Актуальные локальные вычислительные сети Локальная вычислительная сеть Novel NetWare Локальная сеть под управлением ОС Windows NT Основные рейтинговые параметры ЛВС		3
	2	Корпоративные компьютерные сети Корпоративные информационные системы Особенности архитектуры корпоративных компьютерных сетей Системы автоматизации деловых процессов и управления электронными документами в KKK		3
	Контрольные работы Вычислительные системы (в форме тестирования)		2
	Самостоятельная работа обучающихся Подготовка реферата по теме «Локальные вычислительные сети»		4
Всего:			144

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация программы дисциплины требует наличия учебного кабинета информатики.

Оборудование учебного кабинета:

посадочные места по количеству обучающихся;
рабочее место преподавателя;
комплект учебно-наглядных пособий «Архитектура компьютера»;
образцы внутренних устройств ПК (Материнская плата, видеокарта, сетевая карта, жесткий диск);

Технические средства обучения:

компьютер с лицензионным программным обеспечением и мультимедиапроектор.

Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории:

по количеству обучающихся:

персональный компьютер;
наушники;

на кабинет:

принтер;
сканер;
мультимедиапроектор.

3.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е из. – СПб.: Питер, 2004.
Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005.
Поровознюк А.И., Архитектура компьютеров. Архитектура микропроцессорного ядра, и системных устройств: Учеб. пособие. Ч.I. – Харьков: Торнадо, 2004.
Поровознюк А.И., Архитектура компьютеров. Архитектура микропроцессорного ядра, и системных устройств: Учеб. пособие. Ч.II. – Харьков: Торнадо, 2004.

Дополнительные источники:

Пятибратов А.П., Гудыно П.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – М.: Финансы и статистика, 2003.
Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – 4 изд-е. – СПб.: Питер, 2002.
Воеводин В.В. Параллельные вычисления: Учебное пособие для вузов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
Гук М. Процессоры Pentium III, Athlon и другие. – СПб.: Питер, 2000.
Гук М. Шины PCI, USB и FireWire: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2005.

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий, проектов, исследований.

Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания)	Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
Умения
получать информацию о параметрах компьютерной системы	Лабораторные работы, внеаудиторные самостоятельные занятия
подключать дополнительное оборудование и настраивать связь между элементами компьютерной системы;	Лабораторные работы, внеаудиторные самостоятельные занятия
производить инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем	Лабораторные работы, внеаудиторные самостоятельные занятия
Знания
базовые понятия и основные принципы построения архитектур вычислительных систем	Контрольная работа
типы вычислительных систем и их архитектурные особенности	Контрольная работа
организацию и принцип работы основных логических блоков компьютерных систем	Контрольная работа
процессы обработки информации на всех уровнях компьютерных архитектур	Контрольная работа
основные компоненты программного обеспечения компьютерных систем	Контрольная работа
основные принципы управления ресурсами и организации доступа к этим ресурсам	Контрольная работа