Содержание программы

1. Выписка из ГОС СПО

2. Пояснительная записка

Программа учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» предназначена для реализации государ ственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности Прикладная информатика  среднего профессионального образования и является единой для всех форм обучения.

Учебная дисциплина «Архитектура ЭВМ и вычислительных сис тем» является общепрофессиональной дисциплиной, формирующей базовый уровень знаний для освоения специальных дисциплин.

Преподавание дисциплины должно иметь практическую направленность и проводиться в тесной взаимосвязи с общепрофессиональными дисциплинами: «Операционные системы и среды», «Основы алгоритмизации и программирования», «Дискретная математика», «Технические средства информатизации».

Рабочим учебным планом для данной дисциплины определено: теоретическое обучение 54 часа, практические и лабораторные занятия 30 часов, самостоятельная работа 24 часа, промежуточная аттестация установлена в форме зачета в конце четвертого семестра и в форме экзамена в конце пятого семестра.

3. Цели и задачи дисциплины

Целью курса является формирование у студентов представлений об устройстве и архитектуре современных ПК. Целью практических занятий является приобретение студентами навыков практической работы с комплектующими ПК. В задачи курса входит рассмотрение всех составных частей ПК и принципов их работы. Задачей практических занятий является непосредственное практическое ознакомление с компонентами ПК и правилами работы с ними, а так же рассмотрение некоторых аспектов диагностики возможных неисправностей и способов их устранения.

4. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен

иметь представление:

1. о роли и месте знаний по дисциплине в сфере профессиональной деятельности;
2. об основных проблемах и перспективах развития ЭВМ и вычислительных систем;

знать:

1. виды информации и способы ее представления в ЭВМ;
2. классификацию  и типовые  узлы   вычислительной  техники (ВТ);
3. архитектуру электронно-вычислительных машин и вычисли тельных систем;
4. назначение и принципы действия отдельных архитектурных конфигураций;

уметь:

1. выбирать рациональную конфигурацию оборудования в соот ветствии с решаемой задачей;
2. обеспечивать   совместимость   аппаратных   и   программных средств ВТ.

5. Объем дисциплины и виды учебной работы

6. Разделы (темы) дисциплины)

Тема 1. Введение в дисциплину

Роль и место знаний по дисциплине «Архитектура ЭВМ и вычис лительных систем» в сфере профессиональной деятельности. Представление информации в вычислительных системах.

История развития вычислительных средств. Классификация ЭВМ по физическому представлению обработки информации, поколени ям ЭВМ, сферам применения и методам исполнения вычислитель ных машин.

Тема 2 Арифметические основы ЭВМ.

Системы счисления. Виды адресации Непозиционные и позиционные системы счисления. Системы счисления, используемые в ЭВМ. Свойства по зиционных систем счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

Представление чисел в ЭВМ: естественная и нормальная формы. Форматы хранения чисел в ЭВМ. Алгебраическое представление двоичных чисел: прямой, обратный и дополнительные коды. Опера ции с числами в прямом двоичном, восьмеричном и шестнадцатеричном кодах. Использование обратного и дополнительного двоич ных кодов для реализации всех арифметических операций с помо щью суммирующего устройства. Преимущество дополнительного кода по сравнению с обратным кодом.

Тема 3 Представление информации в ЭВМ

Виды информации и способы ее представления в ЭВМ. Класси фикация информационных единиц, обрабатываемых ЭВМ. Типы данных, структуры данных, форматы файлов. Числовые и нечисло вые типы данных и их виды. Структуры данных и их разновидности.

Кодирование символьной информации. Символьные коды: ASCII, UNICODE и др. Архитектура и принципы работы основных логических блоков вычислительных систем.

Кодирование графической информации. Двоичное кодирование звуковой информации. Сжатие информации. Кодирование видеоин формации. Стандарт MPEG. Внутренняя организация процессора.

Тема 4 Логические основы ЭВМ, элементы и узлы.

Базовые логические операции и схемы. Таблицы истинности. Схемные логические элементы ЭВМ: регистры, вентили, триггеры, полусумматоры и сумматоры. Таблицы истинности RS-, D- и Т-триггера. Защищенный режим работы

Логические узлы ЭВМ и их классификация. Сумматоры, дешиф раторы, программируемые логические матрицы, их назначение и применение.  Организация и принцип работы памяти.

Тема 5 Основы построения ЭВМ.

Понятие архитектуры и структуры компьютера. Принципы (ар хитектура) фон Неймана. Основные компоненты ЭВМ. Основные типы архитектур ЭВМ. Управление памятью

Тема 6 Внутренняя организация процессора.

Регистры процессора. Основные команды процессора, рабочий цикл процессора использование прерываний, программы-отладчики

Реализация принципов фон Неймана в ЭВМ. Структура процес сора. Устройство управления: назначение и упрощенная функцио нальная схема. Регистры процессора: сущность, назначение, типы. Регистры общего назначения, регистр команд, счетчик команд, ре гистр флагов.

Структура команды процессора. Цикл выполнения команды. По нятие рабочего цикла, рабочего такта. Принципы распараллеливания операций и построения конвейерных структур. Классификация ко манд. Системы команд и классы процессоров: CISC, RISC, MISC, VLIM.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ): назначение и клас сификация. Структура и функционирование АЛУ.

Интерфейсная часть процессора: назначение, состав, функциони рование. Организация работы и функционирование процессора.

Тема 7 Организация работы памяти компьютера.

Кэш-память. Физическая, линейная, страничная, сегментная и виртуальная память

Иерархическая структура памяти. Основная память ЭВМ. Опера тивное и постоянное запоминающие устройства: назначение и ос новные характеристики.

Организация оперативной памяти. Адресное и ассоциативное ОЗУ: принцип работы и сравнительная характеристика. Виды адре сации. Линейная, страничная, сегментная память. Стек. Плоская и многосегментная модель памяти.

Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики. Организация кэш-памяти: с прямым отображением, частично-ассоциативная и полностью ассоциативная кэш-память.

Динамическая память. Принцип работы. Обобщенная структур ная схема памяти. Режимы работы: запись, хранение, считывание, режим регенерации. Модификации динамической оперативной па мяти. Основные модули памяти. Наращивание емкости памяти.

Статическая память. Применение и принцип работы. Основные особенности. Разновидности статической памяти.

Устройства специальной памяти: постоянная память (ПЗУ), пере программируемая постоянная память (флэш-память), видеопамять. Назначение, особенности, применение. Базовая система вво да/вывода (BIOS): назначение, функции, модификации.

Тема 8 Интерфейсы.

Понятие интерфейса. Классификация интерфейсов. Организация взаимодействия ПК с периферийными устройства ми. Чипсет: назначение и схема функционирования.

Общая структура ПК с подсоединенными периферийными уст ройствами. Системная шина и ее параметры. Интерфейсные шины и связь с системной шиной. Системная плата: архитектура и основные разъемы.

Внутренние интерфейсы ПК: шины ISA, EISA, VCF, VLB, PCI, AGP и их характеристики.

Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI. Современная модификация и характеристики интерфейсов IDЕ/АТА и SCSI.

Внешние интерфейсы компьютера. Последовательные и парал лельные порты. Последовательный порт стандарта RS-232: назначе ние, структура кадра данных, структура разъемов. Параллельный порт ПК: назначение и структура разъемов.

Назначение, характеристики и особенности внешних интерфейсов USB и IEEE 1394 (FireWire). Интерфейс стандарта 802.11 (Wi-Fi).

Тема 9 Режимы работы процессора.

Шинная структура и виды шин. Режимы работы процессора. Характеристика реального режима процессора 8086. Адресация памяти реального режима.

Основные понятия защищенного режима. Адресация в защищен ном режиме. Дескрипторы и таблицы. Системы привилегий. Защита.

Переключение задач. Страничное управление памятью. Виртуализа ция прерываний. Переключение между реальным и защищенным режимами.

Тема 10 Основы программирования процессора.

Взаимосвязь с периферийными устройствами, организация и режимы работы процессора

Основы программирования процессора. Выбор и дешифрация команд. Выбор данных из регистров общего назначения и микро процессорной памяти. Обработка данных и их запись. Выработка управляющих сигналов.

Основные команды процессора: арифметические и логические команды, команды перемещения, сдвига, сравнения, команды ус ловных и безусловных переходов, команды ввода-вывода. Подпро граммы. Виды и обработка прерываний. Этапы компиляции исход ного кода в машинные коды и способы отладки. Использование от ладчиков.

Тема 11 Современные процессоры.

Основные характеристики процессоров. Идентификация процес соров. Совместимость процессоров. Типы сокетов. Многозадачность; архитектуры процессоров.

Обзор современных процессоров ведущих мировых производите лей.

Процессоры нетрадиционной архитектуры. Клеточные и ДНК-процессоры. Нейронные процессоры.

Тема 12. Организация вычислений в вычислительных системах.

Типы вычислительных систем и их архитектурные особенности, параллелизм и конвейеризация вычислений, классификация вычислительных платформ, преимущества и недостатки различных типов вычислительных систем.

Назначение и характеристики ВС. Организация вычислений в вычислительных системах. ЭВМ параллельного действия, понятия потока команд и потока данных. Ассоциативные системы. Матрич ные системы. Конвейеризация вычислений. Конвейер команд, конвейер дан ных. Суперскаляризация.

Тема 13 Классификация вычислительных систем.

Классификация ВС в зависимости от числа потоков команд и данных: ОКОД (SISD). ОКМД (SIMD), МКОД (MISD), МКМД (MIMD).

Классификация многопроцессорных ВС с разными способами реализации памяти совместного использования: UMA, NUMA, СОМА. Сравнительные характеристики, аппаратные и программные особенности.

Классификация многомашинных ВС: МРР, NDW и COW. Назна чение, характеристики, особенности.

Примеры ВС различных типов. Преимущества и недостатки раз личных типов вычислительных систем.

7.Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература

1. [Электронный ресурс] Чекмарев Ю.В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебное пособие. – М.: ДМК Пресс, 2009.
2. [Электронный ресурс] Догадин Н.Б. Архитектура компьютера: учебное пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.
3. [Электронный ресурс] Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование: Учебное пособие. – М.: ДМК Пресс, 2009.

Дополнительная литература

1. [Электронный ресурс] Юров В.И. Assembler: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2009.
2. [Электронный ресурс] Чекмарев Ю.В., Нечаев Д.Ю., Курушин В.Д., Киреева Г.И., Мосягин А.Б. Основы информационных технологий: учебное пособие. – М.: ДМК Пресс, 2009.
3. [Электронный ресурс] Чекмарев Ю.В. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие. – М.: ДМК Пресс, 2009.
4. [Электронный ресурс] Прокди Р.Г., Дмитриев П.А., Финкова М.А. BIOS. Настройки. – СПб.: НиТ, 2009.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета для проведения теоретических занятий и компьютерного учебного кабинета для проведения практических работ. 

Оборудование учебного кабинета:

1. столы и стулья для обучающихся;

1. рабочее место преподавателя (ПК, принтер, стол, стул);
2. маркерная доска;

Оборудование компьютерного учебного кабинета:

3. персональные компьютеры  для обучающихся;
4. Мультимедийный проектор;
5. Экран;
6. Маркерная доска;
7. рабочее место преподавателя (ПК, принтер, стол, стул);

Программные средства обучения:

1. Операционная система GNU/Linux;
2. Интерпретатор Python;
3. Web Браузер;
4. СУБД MySQL 5.1;
5. Набор компиляторов gcc;
6. Текстовый редактор;
7. Среда разработки QtCreator;
8. Библиотека Qt4;

9. Формы контроля, перечень выносимых на зачет вопросов

Текущий контроль. Основной формой текущего контроля уровня теоретических знаний являются устные опросы на семинарских занятиях, формой текущего контроля уровня практических знаний и навыков являются контрольные и самостоятельные работы по отдельным темам, включая задачи и упражнения, предназначенные для самостоятельного внеаудиторного выполнения.

Вопросы к зачету

1. ЭВМ с Фон-Неймановской архитектурой.
2. Принцип организации ЭВМ с Фон-Неймановской архитектурой.
3. Представление информации в ЭВМ. Виды информации.
4. Представление информации в ЭВМ. Системы счисления.
5. Представление информации в ЭВМ. Представление целых двоичных чисел без знака.
6. Представление информации в ЭВМ. Представление целых двоичных чисел со знаком.
7. Особенности выполнения в ЭВМ сложения двоичных чисел со знаком и без.
8. Реализация логических операций. Логическая операция И.
9. Реализация логических операций. Логическая операция ИЛИ.
10. Реализация логических операций. Логическая операция НЕ и вентильные схемы.
11. Одноразрядный полусумматор.
12. Одноразрядный полный сумматор.
13. Многоразрядный сумматор.
14. Триггер.
15. Организация запоминающего устройства с произвольной выборкой (RAM).
16. Адресное и ассоциативное ОЗУ: принцип работы и сравнительная характеристика.
17. Виды адресации. Линейная, страничная, сегментная память.
18. Стек. Плоская и многосегментная модель памяти.
19. Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики.
20. Статическая память. Применение и принцип работы. Основные особенности. Разновидности статической памяти.
21. Базовая структура вычислительной машины.
22. Базовая структура вычислительной машины. Центральный процессор.
23. Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Структура и функционирование АЛУ.
24. Устройство управления: назначение и упрощенная функциональная схема.
25. Регистры общего назначения, регистр команд, счетчик команд, регистр флагов.
26. Базовая структура вычислительной машины. Шинная организация ЭВМ.
27. Структура команды процессора. Классификация команд. Примеры.
28. Упрощенный цикл выполнения команд процессором в ЭВМ.
29. Понятие рабочего цикла, рабочего такта.
30. Принципы распараллеливания операций и построения конвейерных структур.
31. Системы команд и классы процессоров: CISC, RISC, MISC, VLIM.

Вопросы к экзамену

1. История развития вычислительных машин. Поколения ЭВМ. Обзор устройства и основные принципы работы ЭВМ.
2. Процессоры. Основные производители. Ядра и линейки. Корпуса. Сокеты и слоты. Материнская плата.
3. Понятие системного чипсета. Основные производители и характеристики. Чипсеты с локальной шиной. Мосты. Хабовая архитектура.
4. Устройство системной памяти. Виды памяти и их принципы функционирования.
5. Понятие системной шины. ISA, MCA, EISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express (EV6, HyperTransport.)
6. Архитектура контроллеров IDE и SerialATA. Основные характеристики.
7. Устройство жесткого диска. Логическая и физическая адресация данных.
8. Технология SMART. Перспективные технологии.
9. Оптические диски. Перспективные технологии.
10. Внешние носители информации. Iomega, ZIP, JAZZ, LS-120, MO-Drive.
11. Принцип работы Flash-памяти.
12. Подходы к улучшению производительности дисковой подсистемы. Уровни RAID.
13. Порты COM, IrDa, LPT. Шина USB.
14. Технология ACPI и OnNow.
15. Интерфейс Serial ATA.
16. Видеокарты. Эволюция и архитектура видеокарт. RAMDAC. Основные производители.
17. 3D-ускорители. Характеристики производительности. Z-буфер. Виды фильтрации.
18. Звуковые карты. Основные характеристики. Методы синтеза звука и эффекты. Виды звуковых карт.
19. Технологии пространственного звука.(QSound, HRTS+CC).
20. Технологии пространственного звука. Решения Sensaura. Технологии MacroFX, ZoomFX, EnvironmentFX..
21. Технологии пространственного звука. (EAX, A3D)
22. Мониторы. Архитектура CRT-мониторов. Характеристики. Виды масок.
23. Мониторы. Стандарты защиты TSO и NPRII.
24. Архитектура LCD-мониторов. Пассивная и активная матрица. Понятие TFT. Другие виды мониторов (PDP, FED, LEP).
25. Принтеры: ромашковые, матричные, струйные, лазерные, твердочернильные и термосублимационные.
26. Сетевые платы. Сетевые стандарты (10baze2, 10baze5, 10bazet, FDDI). Модемы. Протоколы связи, сжатие, коррекция ошибок. Технология ADSL.
27. Понятие петафлопа. Гиперкомпьютер. Кластер.

3. Учебно – методические материалы для студентов

Методические рекомендации и материалы по изучению дисциплины и организации самостоятельной работы студентов

Рабочей программой дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных сетей» предусмотрены аудиторные занятия в виде аудиторных занятий объеме 84 часа, а также самостоятельная работа студентов в объеме 24 часа.

Работа на теоретических занятиях. На теоретических занятиях студенты получают самые необходимые данные, во многом дополняющие учебник. Умение сосредоточено слушать лекции, активно, творчески воспринимать излагаемые сведения является непременным условием их глубокого  прочного усвоения, а также развития умственных способностей.

Внимательное слушание и конспектирование материала предполагает интенсивную умственную деятельность студента. Слушая лекции, надо отвлечься от посторонних мыслей и думать только о том, что излагает преподаватель. Краткие записи лекций, конспектирование их помогает усвоить материал.

Внимание человека неустойчиво. Требуются волевые усилия, чтобы оно было сосредоточенным. Конспект является полезным тогда, когда записано самое существенное, основное. Это должно быть сделано самим студентом. Не надо стремиться записать дословно всю лекцию. Такое «конспектирование» приносит больше вреда, чем пользы. Некоторые студенты просят иногда лектора «читать помедленнее». Но лекция не может превратиться в лекцию-диктовку. Это очень вредная тенденция, ибо в этом случае студент механически записывает большое количество услышанных сведений, не размышляя над ним.

Запись лекций рекомендуется вести по возможности собственными формулировками. Желательно запись осуществлять на одной странице, а следующую оставлять для проработки учебного материала самостоятельно в домашних условиях. Конспект лучше подразделять на пункты, параграфы, соблюдая красную строку. Принципиальные места, определения, формулы следует сопровождать замечаниями: «важно», «особо важно», «Хорошо запомнить» и т.п.  Целесообразно разработать собственную «маркографию» (значки, символы), сокращение слов. Не лишним будет и изучение основ стенографии. Работая над конспектом лекций, всегда следует использовать не только основную литературу, но и ту литературу, которую дополнительно рекомендовал лектор. Именно такая серьезная, кропотливая работа с лекционным материалом позволит глубоко овладеть знаниями.

Лабораторные и практические занятия.  Лабораторные и практические занятия подразумевает решение практических задач, подготовку сообщения на заданную тему и участие в осуждении проблемы, затронуто сообщением. Сообщение должно занимать по времени не более 3 – 5 минут. Основной вид работы на семинаре – решение расчетно-графических задач.

Подготовка к практическому (лабораторному) занятию начинается с тщательного ознакомления с условиями предстоящей работы, т.е. с обращения к планам семинарских занятий. Определившись с проблемой, привлекающей наиболее внимание, следует обратиться к рекомендуемой литературе. Следует иметь в виду, что в семинаре участвует вся группа, а потом задание к практическому занятию следует распределить на весь коллектив. Задание должно быть охвачено полностью и рекомендованная литература должна быть освоена группой в полном объёме.

Для полноценной подготовки к практическому занятию чтения учебника недостаточно – в учебных пособиях излагаются только принципиальные основы, в то время как в монографиях и статьях на ту или иную тему поднимаемый вопрос рассматривается с разных ракурсов или ракурса одного, но в любом случае достаточно подробно и глубоко. Тем не менее, для того, чтобы должным образом сориентироваться в сути задания, сначала следует ознакомиться с соответствующим текстом учебника – вне зависимости от того, предусмотрена на лекциях в дополнение к данному семинару или нет. Оценив задание, выбрав тот или иной сюжет, и подобрав соответствующую литературу, можно приступать собственно к подготовке к семинару.

Тщательная подготовка к лабораторным и практическим занятиям, как и к лекциям, имеет определяющее значение: семинар пройдет так, как аудитория подготовилась к его проведению. Самостоятельная работа – столп, на котором держится вся подготовка по изучаемому курсу. Готовясь к практическим занятиям, следует активно  пользоваться справочной литературой: энциклопедиями, словарями, альбомами схем и др.  Владение понятийным аппаратом изучаемого курса является необходимостью.

Правила поведения на лабораторных и  практических занятиях:

1. на занятия  желательно являться с запасом сформулированных идей и знаниями методик для расчетно-аналитического анализа.
2. если вы что-то решили произнести на семинаре, то пусть это будет нечто стоящее – не следует сотрясать воздух пустыми фразами;
3. выступления должны быть по возможности компактными и в то же время вразумительными, не занимайте эфир надолго. Старайтесь не перебивать говорящего, это некорректно; замечания, возражения и дополнения следуют обычно по окончанию текущего выступления.

На семинаре идет не проверка подготовки к занятию (подготовка есть необходимое условие), но степень проникновения в суть материала, обсуждаемой проблемы или методики решения задачи. Поэтому беседа идти не по содержанию прочитанных работ; преподаватель будет ставить проблемные вопросы, не се из которых могут прямо относиться к обработанной литературе.

Самостоятельная работа. Студент в процессе обучения должен не только освоить учебную программу, но и приобрести навыки самостоятельной работы. Самостоятельная работа студентов играет важную роль в воспитании сознательного отношения самих студентов к овладению теоретическими и практическими знаниями, привитии им привычки к направленному интеллектуальному труду. Очень важно, чтобы студенты не просто приобретали знания, но и овладевали способами их добываниями.

Самостоятельная работа проводиться с целью углубления знания по дисциплине и предусматривает:

1. изучение отдельных разделов тем дисциплины;
2. чтение студентами рекомендованной литературы и усвоение теоретического материала дисциплины;
3. подготовку к практическим занятиям;
4. работу с Интернет-источниками, базами данных;
5. подготовку к различным формам контроля;
6. решение расчетно-графических работ;
7. написание реферата по выбранной тематике.

Последовательность всех контрольных мероприятий изложена в календарном плане, который доводится до сведения каждого студента в начале семестра.

        Планирование времени на самостоятельную работу, необходимого на изучение настоящей дисциплины, студентам лучше всего осуществлять на весь семестр, предусматривая при этом регулярное повторение пройденного материала. Материал, законспектированный на лекциях, необходимо регулярно дополнять сведениями из литературных источников, представленных в рабочей программе.

        Для расширения знаний по дисциплине необходимо использовать Интернет ресурсы и специализированные базы данных: проводить поиск в различных системах и использовать материалы сайтов, рекомендованных преподавателем на лекционных занятия.

        Подготовка к сессии. Каждый учебный семестр заканчивается аттестационными испытаниями: зачетно-экзаменационной сессией

        Подготовка к экзаменационной сессии и сдача зачетов и экзаменов является ответственейшим периодом в работе студента. Серьезно подготовиться к сессии и успешно сдать все экзамены – долг каждого студента. Рекомендуется так организовать учебную работу, чтобы перед первым днем начала сессии были сданы и защищены все практические работы, предусмотренные графиком учебного процесса.

        Основное к подготовке к сессии – это повторение всего материала, курса или предмета, по которому необходимо сдать зачет. Только тот успевает, кто хорошо усвоил учебный материал.

Если студент плохо работал в семестре, пропускал лекции и семинары, слушал их невнимательно, не конспектировал, не изучал рекомендованную литературу, то в процессе подготовки к сессии ему придется не повторять уже знакомое, а заново в короткий срок изучать весь материал. А это зачастую, оказывается невозможно сделать из-за нехватки времени. Для такого студента подготовка к экзаменам будет трудным, а иногда и непосильным делом, а финиш – отчисление из учебного заведения.

При подготовке к сессии следует весь объем работы распределять равномерно по дням, отведенным для подготовки, контролировать каждый день выполнения работы. Лучше, если можно перевыполнить план. Тогда всегда будет резерв времени.

4. Методические рекомендации для преподавателя

Преподавание учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных сетей» осуществляется с учетом уже имеющихся у студентов знаний по философии, социологии. Практическую направленность дисциплины определяет знакомство с теоретическими и практическими методами оценки эффективности проектов. Основными формами проведения занятий с целью осмысления дисциплины являются аудиторные занятия. Для организации эффективного процесса усвоения материала студентами возможно использование различных форм: лекций, дискуссий, решение расчетных заданий, игровых форм, современных мультимедийных технологий и др.

Внеаудиторные занятия осуществляются путем организации и руководством самостоятельной работы студентов.

Для более глубокого изучения предмета преподаватель предоставляет студентам информацию о возможности использования по разделам дисциплины Интернет – ресурсов.

При наличии академических задолженностей по практическим занятиям, связанных с их пропусками преподаватель должен выдать задание студенту в виде контрольных заданий по пропущенной теме занятия.

Для контроля знаний студентов по данной дисциплине необходимо проводить текущий и промежуточный контроль.

Текущий контроль проводиться с целью определения качества усвоения лекционного материала. Наиболее эффективным является его проведение в письменной форме – по контрольным вопросам, тестам, расчетным заданиям и т.п. Контроль проводиться в виде сдачи всеми без исключения студентами контрольных заданий. В материалы письменных опросов студентов включаются и темы, предложенные им для самостоятельной подготовки. В течение работы над освоением дисциплины студенты, руководствуясь календарным планом, выполняют контрольные работы и практические задания.

Система оценки успеваемости

Рекомендуется использование бальной накопительной системы, которая предусматривает постепенное накопление баллов студентами в результате участия в различных формах занятий.

Данная система базируется, во-первых, на праве преподавателя самостоятельно определять содержание и методику своего курса и, во-вторых, на праве студента выбирать свой путь достижения желаемого результата.

Подразумевается, что научная работа студента является неотъемлемой частью образовательного процесса, смыслом становится не столько его ориентирование на усвоение готовых истин, а совместный с преподавателем и другими студентами поиск решения реальных жизненных проблем. Что в значительной степени определяет содержание и методы процесса обучения.

Может предусматриваться сначала входной тестовый контроль базовых знаний студентов и им же может заканчиваться курс обучения. Таким образом, определяется результативность обучения.

5. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения текущего контроля и промежуточных аттестаций.

Вопросы к зачету

1. ЭВМ с Фон-Неймановской архитектурой.
2. Принцип организации ЭВМ с Фон-Неймановской архитектурой.
3. Представление информации в ЭВМ. Виды информации.
4. Представление информации в ЭВМ. Системы счисления.
5. Представление информации в ЭВМ. Представление целых двоичных чисел без знака.
6. Представление информации в ЭВМ. Представление целых двоичных чисел со знаком.
7. Особенности выполнения в ЭВМ сложения двоичных чисел со знаком и без.
8. Реализация логических операций. Логическая операция И.
9. Реализация логических операций. Логическая операция ИЛИ.
10. Реализация логических операций. Логическая операция НЕ и вентильные схемы.
11. Одноразрядный полусумматор.
12. Одноразрядный полный сумматор.
13. Многоразрядный сумматор.
14. Триггер.
15. Организация запоминающего устройства с произвольной выборкой (RAM).
16. Адресное и ассоциативное ОЗУ: принцип работы и сравнительная характеристика.
17. Виды адресации. Линейная, страничная, сегментная память.
18. Стек. Плоская и многосегментная модель памяти.
19. Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики.
20. Статическая память. Применение и принцип работы. Основные особенности. Разновидности статической памяти.
21. Базовая структура вычислительной машины.
22. Базовая структура вычислительной машины. Центральный процессор.
23. Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Структура и функционирование АЛУ.
24. Устройство управления: назначение и упрощенная функциональная схема.
25. Регистры общего назначения, регистр команд, счетчик команд, регистр флагов.
26. Базовая структура вычислительной машины. Шинная организация ЭВМ.
27. Структура команды процессора. Классификация команд. Примеры.
28. Упрощенный цикл выполнения команд процессором в ЭВМ.
29. Понятие рабочего цикла, рабочего такта.
30. Принципы распараллеливания операций и построения конвейерных структур.
31. Системы команд и классы процессоров: CISC, RISC, MISC, VLIM.

Вопросы к экзамену

1. История развития вычислительных машин. Поколения ЭВМ. Обзор устройства и основные принципы работы ЭВМ.
2. Процессоры. Основные производители. Ядра и линейки. Корпуса. Сокеты и слоты. Материнская плата.
3. Понятие системного чипсета. Основные производители и характеристики. Чипсеты с локальной шиной. Мосты. Хабовая архитектура.
4. Устройство системной памяти. Виды памяти и их принципы функционирования.
5. Понятие системной шины. ISA, MCA, EISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express (EV6, HyperTransport.)
6. Архитектура контроллеров IDE и SerialATA. Основные характеристики.
7. Устройство жесткого диска. Логическая и физическая адресация данных.
8. Технология SMART. Перспективные технологии.
9. Оптические диски. Перспективные технологии.
10. Внешние носители информации. Iomega, ZIP, JAZZ, LS-120, MO-Drive.
11. Принцип работы Flash-памяти.
12. Подходы к улучшению производительности дисковой подсистемы. Уровни RAID.
13. Порты COM, IrDa, LPT. Шина USB.
14. Технология ACPI и OnNow.
15. Интерфейс Serial ATA.
16. Видеокарты. Эволюция и архитектура видеокарт. RAMDAC. Основные производители.
17. 3D-ускорители. Характеристики производительности. Z-буфер. Виды фильтрации.
18. Звуковые карты. Основные характеристики. Методы синтеза звука и эффекты. Виды звуковых карт.
19. Технологии пространственного звука.(QSound, HRTS+CC).
20. Технологии пространственного звука. Решения Sensaura. Технологии MacroFX, ZoomFX, EnvironmentFX..
21. Технологии пространственного звука. (EAX, A3D)
22. Мониторы. Архитектура CRT-мониторов. Характеристики. Виды масок.
23. Мониторы. Стандарты защиты TSO и NPRII.
24. Архитектура LCD-мониторов. Пассивная и активная матрица. Понятие TFT. Другие виды мониторов (PDP, FED, LEP).
25. Принтеры: ромашковые, матричные, струйные, лазерные, твердочернильные и термосублимационные.
26. Сетевые платы. Сетевые стандарты (10baze2, 10baze5, 10bazet, FDDI). Модемы. Протоколы связи, сжатие, коррекция ошибок. Технология ADSL.
27. Понятие петафлопа. Гиперкомпьютер. Кластер.