Силлабус_ЭВМиПУ_1_2_курсы_ПОВТАС_и_АСОИУ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Ошский государственный университет (ОшГУ)

Факультет математики и информационных технологий
Кафедра “Информационные технологии и автоматизированные системы”

Утверждена
на заседании кафедры ИТАС
от «___» ________2016г., протокол № _1__

Зав. каф., доц. М.Ч. Чамашев

ПРОГРАММА ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ
СИЛЛАБУС (SYLLABUS)

Дисциплина: ЭВМ и периферийные устройства

Направление подготовки: 710100 «Информатика и вычислительная техника»

Профили подготовки: Программное обеспечение вычислительной техники и
автоматизированных систем

Автоматизированные системы обработки информации
и управления

Квалификация (степень) выпускника: Бакалавр

Форма обучения: Очная

Расчет часов по учебному плану

ЭВМ и периферийные устройства
Количество часов
СРС
Отчетность


Всего
(в кредитах)
Аудиторные занятия





Всего ауд. занятий
Лекции
Лаборатор.



1-курс, 2 сем.
120 ч. (4 кр.)
60
30
30
60
Экзамен

2-курс, 3 сем.
60 ч. (2 кр.)
30
16
14
30
Экзамен


Программа дисциплины «ЭВМ и периферийные устройства» составлена на основе Республиканского ГОС ВПО (14.05.12., № гос. рег. 116) в соответствии с требованиями к структуре и результатам освоения основных образовательных программ бакалавриата по «профессиональному» циклу (базовая часть) по направлению подготовки 710100 «ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА» а также задачами, стоящими перед Ошским государственным университетом по реализации Программы развития ОшГУ.
(Для студентов дневного обучения)

Составитель: к.ф.-м.н., доцент ____________________Осмоналиев А. Б.


2016-2017 учебный год
г. Ош
Сведения о преподавателе

Лектор:
Осмоналиев Абдикамил Бурканович - к.ф.-м.н., доцент каф. ИТАС, ОшГУ, Факультет математики и информационных технологий. Трудовой стаж – 34 года. Образование – высшее, окончил физико-математический факультет Ошского государственного педагогического института в 1981 году.
Место работы – г. Ош, 723500, главный корпус ОшГУ, ул. Ленина 331, каб. 205.
Моб. тел. – 0559-71-40-80, Е-mail: [email protected]
0772-64-85-92





































Пояснительная записка

Дисциплина «ЭВМ и периферийные устройства» входит в цикл элективных дисциплин рабочего учебного плана государственного общеобязательного стандарта образования по разным специальностям.

Цели освоения дисциплины

Освоение бакалаврами дисциплины «ЭВМ и периферийные устройства» преследует следующие цели: знакомство с эволюцией архитектуры ЭВМ, направленной на преодоление узких мест архитектуры фон-Неймана по мере развития СБИС-технологий и языков программирования, систематизация теоретических знаний о системной организации классических ЭВМ и периферийных устройств, изучение особенностей архитектур ЭВМ и их влияния на производительность на заданном классе задач, формирование практических навыков оптимизации прикладных программ под заданную архитектуру ЭВМ, изучение архитектур современных ЭВМ и спецвычислителей, знакомство с тенденциями развития ЭВМ и периферийных устройств.

3. Связь дисциплины «ЭВМ и периферийные устройства» с другими дисциплинами

Данная дисциплина является базовой частью профессионального цикла ООП по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника». С другими частями образовательной программы соотносится следующим образом:
Дисциплины, предшествующие по учебному плану:
Цифровая схемoтехника, Программирование на ЯВУ, Информатика, Матлогика.
Дисциплины, последующие по учебному плану:
ООП, Операционные системы, Основы параллельного программирования. Учебная производственная практика.

Техническое обеспечение

Занятия проводятся в классах, оборудованных персональными компьютерами моделей не ниже Pentium IV с установленными ОС Windows 2000, Windows XP или последующих версий ОС Windows. На компьютерах должны быть установлены один из языков Ассемблера, один из отладчиков (желательно AFDPro), язык Си, Си++ или С# и компьютеры должны быть подключены к локальной и глобальной сети.

5. Технологическая карта
2 семестр
Всего
Ауд. часы
СРС
1модуль (60 ч., 30 б.)
2 модуль (60 ч., 30 б.)
Итог. контроль.
(40 б.)
Всего




Ауд. часы
СРС
1-рубежный контр. (РК-1)
Ауд. часы
СРС
2-рубежный контр.(РК-2)
Лекции
Лаборатория
СРС
Итоговый контр. (ИК)





Лекции
Лаборато-рия


Лекции
Лаборато-рия








120
60
60
16 ч.
14 ч.
30ч.

14ч.
16 ч.
30ч.







Баллы
16
10
4
30 б.
16
10
4
30 б.
20
12
8
40


Итоги модулей
К1=16+10+4=30 б.
К2=16+10+4=30 б.
К3=20+12+8=40 б.
100

3 семестр
Всего
Ауд. часы
СРС
1модуль (60 ч., 30 б.)
2 модуль (60 ч., 30 б.)
Итог. контроль.
(40 б.)
Всего




Ауд. часы
СРС
1-рубежный контр. (РК-1)
Ауд. часы
СРС
2-рубежный контр.(РК-2)
Лекции
Лаборатория
СРС
Итоговый контр. (ИК)





Лекции
Лаборато-рия


Лекции
Лаборато-рия








60
30
30
8 ч.
8 ч.
16ч.

8ч.
6 ч.
14ч.







Баллы
16
10
4
30 б.
16
10
4
30 б.
20
12
8
40


Итоги модулей
К1=16+10+4=30 б.
К2=16+10+4=30 б.
К3=20+12+8=40 б.
100


6. Тематический план

II семестр
6.1. Тематический план лекционного курса

Названия разделов и тем лекционных занятий
Часы

1 Модуль

1
Введение. Цели и задачи курса. Определение архитектуры компьютера. Уровни детализации структуры вычислительной машины.
2

2
Концепция машины с хранимой в памяти программой. Фон-неймановская архитектура. Типы структур вычислительных машин и систем.
2

3
Архитектура системы команд. Классификация архитектур системы команд.
Классификация по составу и сложности команд. Классификация по месту хранения операндов.
2

4
Стековая архитектура. Аккумуляторная архитектура. Регистровая архитектура. Архитектура с выделенным доступом к памяти.
2

5
Типы и форматы операндов. Числовая информация. Размещение числовых данных в памяти.
2

6
Символьная информация. Логические данные. Строки.
2

7
Прочие виды информации. Видеоинформация. Аудиоинформация.
2

8
Типы команд. Форматы команд. Длина команды. Разрядность полей команды
2


2 Модуль


9
Количество адресов в команде. Выбор адресности команд.
2

10
Способы адресации в командах управления потоком команд. Система операций. Иерархия систем операций.
2

11
Функциональная организация фон-неймановской ВМ. Микрооперации и микропрограммы. Цикл команды.
2

12
Основные показатели вычислительных машин. Быстродействие. Критерии эффективности вычислительных машин
2

13
Организация шин. Типы шин. Вычислительная машина с одной шиной. Вычислительная машина с двумя видами шин. Физическая реализация шин.
2

14
Арбитраж шин. Схемы арбитража. Протокол шины. Методы повышения эффективности шин.
2

15
Методы повышения эффективности шин. Конвейеризация транзакций. Ускорение транзакций.
2



III семестр

Названия разделов и тем лекционных занятий
Часы

1 модуль

1
Память. Характеристики систем памяти. Иерархия запоминающих устройств. Основная память. Синхронные и асинхронные запоминающие устройства.
2

2
Постоянные запоминающие устройства. Однократно и многократно программируемые ПЗУ. Специальные типы оперативной памяти.
2

3
Кэш-память. Способы отображения оперативной памяти на кэш-память. Смешанная и разделенная кэш-память. Дисковая кэш-память.
2

4
Понятие виртуальной памяти. Страничная организация памяти
2


2 модуль


5
Устройства управления. Функции центрального устройства управления
Структура устройства управления
2

6
Операционные устройства вычислительных машин. Структуры операционных устройств. Базис целочисленных операционных устройств
2

7
Системы ввода/вывода. Адресное пространство системы ввода/вывода. Внешние устройства. Модули ввода/вывода. Методы управления вводом/выводом.
2

8
Параллелизм как основа высокопроизводительных вычислений. Закон Амдала. Закон Густафсона. Классификация параллельных вычислительных систем.
2


6.2. Тематический план лабораторных занятий
II семестр

Названия разделов и тем лабораторных занятий
Часы

1
1 модуль
Внутреннее представление символьных данных
2

2
Внутреннее представление целочисленных данных
2

3
Внутреннее представление вещественных данных
4

4
Определение времени работы прикладных программ
4

5
Изучение оптимизирующего компилятора
4

6
2 модуль
Введение в архитектуру x86/x86-64
4

7
Введение в архитектуру ARM
4

8
Высокоуровневая работа с периферийными устройствами
4

9
Работа с периферийными устройствами с использованием 
библиотеки libusb
2


III семестр

Названия разделов и тем лабораторных занятий
Часы

1 модуль

1
Векторизация вычислений
4

2
Влияние КЭШ-памяти на время обработки массивов
4


2 модуль


3
Измерение степени ассоцитивности КЭШ-ПАМЯТИ
6


7. Задания для самостоятельной работы студентов (СРС)

Становление и эволюция цифровой вычислительной техники
Перспективы совершенствования архитектуры ВМ и ВС
Перспективные направления исследований в области архитектуры
Машинный цикл с косвенной адресацией
Машинный цикл с прерыванием
Распределение линий шины
Выделенные и мультиплексируемые линии
Протокол шины. Особенности синхронного и асинхронного протоколов
Протокол с расщеплением транзакций
Увеличение полосы пропускания шины
Стандартизация шин
Блочная организация основной памяти
Организация микросхем памяти
Энергонезависимые оперативные запоминающие устройства
Обнаружение и исправление ошибок
Стековая память
Ассоциативная память
Емкость кэш-памяти
Понятие виртуальной памяти. Сегментно-страничная организация памяти
Внешняя память. Массивы магнитных дисков с избыточностью.
Внешняя память. Оптическая память.
Устройства управления. Модель устройства управления
Микропрограммный автомат с жесткой логикой
Микропрограммный автомат с программируемой логикой
Принцип управления по хранимой в памяти микропрограмме
Кодирование микрокоманд.
Обеспечение последовательности выполнения микрокоманд
Организация памяти микропрограмм
Ускорение целочисленного умножения
Целочисленное деление. Ускорение целочисленного деления
Ввод/вывод по прерываниям
Основные направления в архитектуре процессоров. Суперскалярные процессоры
Метрики параллельных вычислений
Организация памяти вычислительных систем. Мультипроцессорная когерентность КЭШ памяти

8. Методические указания для студентов
Программа курса. Во время лекционных занятий рассматриваются материалы преусмотренные в программы государственного образовательного стандарта.
При разработке образовательной технологии организации учебного процесса основной упор делается на соединение активной и интерактивной форм обучения, с переносом «центра тяжести» в интерактивную форму обучения. Интерактивная форма позволяет студентам проявить самостоятельность в освоении теоретического материала и овладении практическими навыками, формирует интерес и позитивную мотивацию к учебе. Из-за недостаточного обёма аудиторных часов, при обсуждении глав с большим материалом отдельные темы отводятся для самостоятельной работы студентов и при этом студентам будут рекомендован спиок литератур и электронных источников.
Текущая и рубежная контроль. Соответсвующая рубежная контроль проводится во время лабораторных занятий. Она будет организована в виде контрольной работы или сдачи – приема реферата и на основании этого будет оценено знание студента.
На оновании вопросов с дополнением будут организованы рубежные контроли т.е. 1 и 2 модули, где знания студентов в каждом модуле будут оценены по 30 балльной шкале максимально. Для каждого модуля создается база содержащая не менее 100 вопросов. Итоги проверок автоматически будут размещены в модульно-рейтинговый электронный журнал системы AVN.
Лабораторные работы. При изучении дисциплины «ЭВМ и периферийные устройства» следует своевременно сдать лабораторные работы и задания. Во время сдачи модулей предпочтение отдается сдаче лабораторных работ, выполнению заданий и соотношение баллов составляет 14 баллов за знание теоретического материала, 16 баллов за сдачу лабораторных работ и выполнение заданий.
Экзамен. Итоговый контроль знание студентов проводится 40 балльной шкале. На экзамене суммируются баллы, набранные во время текущих и рубежных контролей и могут составлять максимально 100 баллов. Экзаменационная оценка определяется по общему критерию оценки знания стуента.

9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
9.1. Основная литература:
1. Горнец Н., Рощин А. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы. Издательство: Academia, 2013. -424 с.
2. Цилькер Б. Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем. СПб.: Питер, 2006. – 668 с.
3. Горнец Н., Рощин А. ЭВМ и периферийные устройства. Устройства ввода-вывода. Издательство: Academia, 2013. -624 с.
4. Таненбаум Э. Архитектура компьютеров. СПб.: Питер, 2007. – 848 с.
9.2. Дополнительная литература:
1. Горнец Н., Рощин А., Соломенцев В. Организация ЭВМ и систем. Издательство: Academia, 2008. -654 с.
2. Антошина И.В., Котов Ю.Т. Микропроцессоры и микропроцессорные системы (аналитический обзор): Учебное пособие. - М.: МГУЛ, 2005. – 432 с.
4. Калачев А.В. Многоядерные процессоры: Учебное пособие. – М.: Интернет-Университет Информационных Технологий: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 247 с.

10. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1) ОС Linux, компилятор языка Си, библиотека BLAS
2) Доступ в интернет по протоколам HTTP и SSH для доступа к ресурсам кафедры
3) OpenOffice/MS Office (Word, Excel, PowerPoint).

11. Вопросы для проверки
1. Каковы функции компилятора? Какие виды оптимизации может применять компилятор? Какие варианты исполняемого кода может генерировать компилятор?
2. Всегда ли увеличение уровня оптимизации компилятора ведет к ускорению выполнения программы? Какие вы знаете способы измерения времени? Чем они отличаются?
3. Что такое оптимизация под архитектуру процессора?
4. Как повысить точность измерения времени исполнения фрагмента кода?
5. Напишите схему взаимодействия нескольких устройств, подключённых к общей шине. Какие проблемы могут при этом возникать?
6. Какие существуют типы обработки прерываний? Какова область применения каждого типа? Приведите примеры таких устройств.
7. В каких случаях необходимо использование арбитра? Когда необходим децентрализованный арбитраж?
8. Как разрешается ситуация с одновременно возникающими прерываниями?
9. Какие в современных ЭВМ используются прерывания? Какие бывают виды прерываний?
10. Назовите основной принцип организации иерархии памяти.
11. Какие типы обхода массивов способен предсказать аппаратный предвыборщик данных в кэш? Что такое кэш-память? Перечислите параметры кэш-памяти.
12. Что такое TLB? Для чего он нужен? Перечислите параметры TLB.
13. Какой порядок обхода данных в памяти является самым быстрым?
14. Предложите минимальную выборку данных (по адресам), которую невозможно одновременно разместить в 4-х ассоциативном кэше?
15. Каково общее правило для шага, с которым должен осуществляться обход данных, чтобы появился эффект кэш-буксования?
12. Критерий оценки знаний студентов
Оценка знаний студентов на экзамене производится в 100 балльной системе согласно следующему правилу:
Рейтинг (балл)
Оценка по буквенной системе
Цифровой эквивалент оценки по GPA
Оценка по традиционной системе

87 – 100
А
4,0
Отлично

80 – 86
В
3,33
Хорошо

74 – 79
С
3,0


68 – 73
Д
2,33
Удовлетворительно

61 – 67
Е
2,0


31 -60
FX
0
Неудовлетворительно

0 - 30
F
0



В соответствии с действующими нормативными актами и рекомендациями МОН КР устанавливаются следующие критерии выставления оценок на экзаменах по курсу:
- оценка "отлично" выставляется студенту, который обнаружил на экзамене всестороннее, систематическое и глубокое знание учебно-программного материала, умение свободно выполнять задания, предусмотренные программой, который усвоил основную литературу и ознакомился с дополнительной литературой, рекомендованной программой. Как правило, оценка "отлично" выставляется студентам, усвоившим взаимосвязь основных понятий дисциплины и их значений для приобретаемой профессии, проявившим творческие способности в понимании, изложении и использовании учебно-программного материала;
- оценка "хорошо" выставляется студенту, который на экзамене обнаружил полное знание учебно-программного материала, успешно выполнил предусмотренные в программе задания, усвоил основную литературу, рекомендованную в программе. Как правило, оценка "хорошо" выставляется студентам, показавшим систематический характер знаний по дисциплине и способным к их самостоятельному выполнению и обновлению в ходе дальнейшей учебной работы и профессиональной деятельности;
- оценка "удовлетворительно" выставляется студенту, обнаружившему знание основного учебного материала в объеме, необходимом для дальнейшей учебы и предстоящей работы по профессии, справляющемуся с выполнением заданий, предусмотренных программой, который ознакомился с основной литературой, рекомендованной программой. Как правило, оценка "удовлетворительно" выставляется студентам, допустившим погрешности в ответе на экзамене и при выполнении экзаменационных заданий, но обладающим необходимыми знаниями для их устранения под руководством преподавателя;
- оценка "неудовлетворительно" выставляется студенту, обнаружившему пробелы в знаниях основного учебно-программного материала, допустившему принципиальные ошибки в выполнении предусмотренных программой заданий, не ознакомившемуся с основной литературой, предусмотренной программой, и не овладевшему базовыми знаниями, предусмотренными по данной дисциплине и определенными соответствующей программой дисциплины.
Содержание
1. Пояснительная записка 13 PAGEREF _Toc404959402 \h 14315
2. Цели освоения дисциплины .....................................................................................................3
3. Связь дисциплины с другими дисциплинами.........................................................................3
4. Техническое обеспечение..3
5. Технологическая карта ..3
6. Тематический план.....................................................................................................................4
7. Задания для самостоятельной работы студентов (СРС).........................................................5
8. Методические указания для студентов ...................................................................................6
9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины...................................................................7
10. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы..................................................................7
11. Вопросы для проверки.............................................................................................................7
12. Критерий оценки знаний студентов.......................................................................................8








13PAGE 15


13PAGE 14115









Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 915

Приложенные файлы

  • doc 13333
    Размер файла: 174 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий