Тема 6. Периферийные устройства
Устройства ввода: клавиатура, диджитайзеры, сканеры, манипуляторы, сенсорные экраны. Классификация, сравнительные характеристики. Области применения
Устройства вывода: принтеры, графопостроители. Классификация, сравнительные характеристики. Области применения.
Диалоговые средства: дисплей, устройство речевого ввода-вывода Классификация, сравнительные характеристики. Области применения.
Средства мультимедиа; состав средств мультимедиа. Анимационные устройства ввода-вывода. Устройства ввода вывода звуковых сигналов.
Подключение периферийных устройств. Настройка и тестирование периферийных устройств.
Раздел 2. Архитектура вычислительных систем и сетей
Тема 7. Вычислительные системы
Понятие вычислительной системы (ВС). Структура ВС; классификация ВС. Средства специализации ВС. Типы ВС; понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах. Однородные и неоднородные ВС. Централизованные ВС, децентрализованные ВС, ВС со смешанным управлением. Режимы работы ВС. Информационно-вычислительные системы.
Архитектура ВС; основные архитектуры ВС. Типовые структуры вычислительных систем. Программный параллелизм; параллельные системы. Кластеры; средства для построения кластеров. Организация функционирования ВС.
Совместимость элементов ВС. Условия технической совместимости. Программная совместимость; информационная совместимость. Уровни комплексирования в универсальных суперЭВМ и больших ЭВМ.
Тема 8. Компьютерные сети
Информационно- вычислительные сети (ИВС); задачи ИВС. Основные показатели качества ИВС. Виды ИВС. Последовательные и широковещательные сети. Конвейерные и потоковые вычислительные сети. Матричные и ассоциативные вычислительные сети. Сети ЭВМ. Топология ИВС.
Структура сети; коммуникационная и абонентская подсети. Сети с селекцией информации; сети с маршрутизацией информации. Серверы и рабочие станции. Маршрутизаторы и коммутирующие устройства. Информационное обеспечение сетей.
Локальные вычислительные сети (ЛВС): структура, компоненты. Типы ЛВС. Сетевое оборудование ЛВС. Программное обеспечение ЛВС. Средства управления ЛВС.
Глобальные вычислительные сети; сеть Internet. Структура сети Internet. Модель открытых систем. Подключение к сети Internet. Программное обеспечение сети Internet.
4.2.2 Распределение часов по темам и видам работ
Для специальности 230202.65 Информационные технологии в образовании
Номера и наименования
разделов и тем
|
Всего учебн. часов
|
в т.ч. аудиторн. занятий
|
из них по видам учебных
занятий
|
Самостоятельная
работа
|
Лекции
|
Лаб. работы
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Раздел 1. Архитектура ЭВМ
|
78
|
38
|
12
|
26
|
40
|
Тема № 1. Классификация, основные характеристики и принципы построения ЭВМ
|
12
|
6
|
2
|
4
|
6
|
Тема № 2. Шины
|
12
|
6
|
2
|
4
|
6
|
Тема 3. Системная плата
|
6
|
2
|
2
|
-
|
4
|
Тема № 4. Процессоры и память ЭВМ
|
32
|
16
|
4
|
12
|
16
|
Тема № 5. Организация прерываний и ввода-вывода
|
8
|
4
|
2
|
2
|
4
|
Тема № 6. Периферийные устройства ЭВМ
|
8
|
4
|
-
|
4
|
4
|
Раздел 2. Архитектура вычислительных систем и сетей
|
24
|
12
|
4
|
6
|
12
|
Тема № 8. Вычислительные системы
|
4
|
2
|
2
|
-
|
2
|
Тема № 9. Компьютерные сети
|
20
|
10
|
2
|
8
|
10
|
Итого за семестр:
|
102
|
50
|
16
|
34
|
52
|
Всего по дисциплине:
|
102
|
|
|
|
|
Для направления подготовки бакалавров 230200.62 – Информационные
системы
Номера и наименования
разделов и тем
|
Всего учебн. часов
|
в т.ч. аудиторн. занятий
|
из них по видам учебных
занятий
|
Самостоятельная
работа
|
Лекции
|
Лаб. работы
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Раздел 1. Архитектура ЭВМ
|
72
|
26
|
12
|
14
|
46
|
Тема № 1. Классификация, основные характеристики и принципы построения ЭВМ
|
10
|
4
|
2
|
2
|
6
|
Тема № 2. Шины
|
8
|
2
|
2
|
-
|
6
|
Тема 3. Системная плата
|
10
|
4
|
2
|
2
|
6
|
Тема № 4. Процессоры и память ЭВМ
|
28
|
12
|
4
|
8
|
16
|
Тема № 5. Организация прерываний и ввода-вывода
|
10
|
2
|
2
|
-
|
8
|
Тема № 6. Периферийные устройства ЭВМ
|
6
|
2
|
-
|
2
|
4
|
Раздел 2. Архитектура вычислительных систем и сетей
|
28
|
10
|
6
|
4
|
18
|
Тема № 8. Вычислительные системы
|
10
|
2
|
2
|
-
|
8
|
Тема № 9. Компьютерные сети
|
18
|
8
|
4
|
4
|
10
|
Контрольная работа
|
2
|
|
|
|
|
Итого за семестр:
|
102
|
36
|
18
|
18
|
64
|
Всего по дисциплине:
|
102
|
|
|
|
|
4.2.3 Лабораторный практикум
Для специальности 230202.65 – Информационные технологии в образовании
№
|
Номера и
наименования тем
|
Наименование лабораторной работы
|
Уч.
часов
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1.
|
Тема № 1. Классификация, основные характеристики и принципы построения ЭВМ
|
Определение состава ПК средствами Windows XP
|
2
|
3.
|
Тема № 2. Шины, контроллеры, интерфейсы
|
Определение пропускной способности шин ПК
|
4
|
4.
|
Тема № 4. Процессор и память ЭВМ
|
Система команд процессора
|
8
|
5.
|
Тема № 4. Процессор и память ЭВМ
|
Изучение устройства и характеристик памяти ПК
|
4
|
6.
|
Тема № 5. Организация прерываний и ввода-вывода
|
Аппаратные прерывания и каналы прямого доступа к памяти
|
2
|
7.
|
Тема № 6. Периферийные устройства
|
Изучение характеристик и настройка параметров базовой периферии ПК
|
4
|
8.
|
Тема № 8. Компьютерные сети
|
Изучение структуры и компонентов ЛВС
|
4
|
9.
|
Тема № 8. Компьютерные сети
|
Изучение структуры сети Internet
|
4
|
Всего часов
|
34
|
Для направления подготовки бакалавров 230200.62 – Информационные
системы
№
|
Номера и наименования тем
|
Наименование лабораторной работы
|
Уч. часов
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1.
|
Тема № 1. Классификация, основные характеристики и принципы построения ЭВМ
|
Определение состава ПК средствами Windows XP
|
2
|
2
|
Тема № 2. Шины, контроллеры, интерфейсы
|
Определение пропускной способности шин ПК
|
2
|
3.
|
Тема № 4. Процессор и память ЭВМ
|
Система команд процессора
|
8
|
4.
|
Тема № 6. Периферийные устройства
|
Изучение характеристик и настройка параметров базовой периферии ПК
|
2
|
5.
|
Тема 8. Компьютерные сети
|
Изучение структуры и компонентов ЛВС
|
4
|
9.
|
Тема № 8. Компьютерные сети
|
Изучение структуры сети Internet
|
4
|
Всего часов
|
18
|
4.3 Учебно-методическое обеспечение дисциплины
4.3.1 Рекомендуемая литература:
Основная:
Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем: учебник для вузов, 2-е изд. – СПБ.: Питер, 2009. – 720 с. – (Библиотека МГПИ).
Кузин А.В., Пескова С.А. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ:ИНФРА-М, 2006. – 352 с.
Мелехин В.Ф., Павловский Е.Г. Вычислительные машины, системы и сети: Учебник для вузов, 2-е изд., стереотип. – М.: центр «Академия», 2007. – 560 с. – (Библиотека МГПИ).
Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп./ Под ред. А.П. Пятибратова. – М.: Финансы и статистика, 2004. – 512 с.
Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 5-е изд. – СПб.: Питер, 2007. – 844 с.
Дополнительная:
Басалин П.Д. Архитектура вычислительных систем: Учебник. – Нижний Новгород: Изд-во НГУ, 2003. – 244 с.
Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е изд. / В.Л.Бройдо – СПб.: Питер, 2006. – 703 с.
Горнец Н. Н., Рощин А. Г., Соломенцев В. В. Организация ЭВМ и систем: учебное пособие. - М. : Издательский центр "Академия", 2006. - 320 с. – (Библиотека МГПИ).
Железо ПК 2010 / В.Г. Соломенчук, П.В. Соломенчук. – СПб.: БХВ-Петербуог, 2010 – 448 с.
Мюллер С. Модернизация и ремонт ПК, 17-е издание. : Пер. с англ. – М.: ООО “И.Д. Вильямс”, 2007. – 1360 с.
Новиков Ю. В., Кондратенко С.В. Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. – М.: ЭКОМ, 2000. – 312 с.
4.3.2 Средства обеспечения освоения дисциплины
Рабочая программа по дисциплине, учебники, учебные пособия.
Электронные учебники и учебные пособия.
Методические материалы для выполнения лабораторных работ.
Компьютерные слайды к теоретическому материалу.
4.4 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для проведения дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» необходимы:
лекционная аудитория, желательно с мультимедиа оборудованием;
компьютерный класс с маркерной доской;
раздаточный материал;
методические указания;
операционная система Windows XP;
программы для анализа и тестирования ПК.
4.5 Содержание итогового и промежуточного контроля
4.5.1 Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы
1. Назовите основные характеристики ЭВМ.
2. Каково понятие архитектуры ЭВМ?
3. Перечислите поколения ЭВМ.
4. Расскажите о принципах фон Неймана.
5. Расскажите об архитектурных особенностях ЭВМ различных классов.
6. Дайте классификацию ЭВМ.
7. Приведите структурную схему ЭВМ первого и второго поколений.
8. Приведите структурную схему ЭВМ третьего поколения.
9. Приведите структурную схему ПЭВМ.
10. Расскажите об иерархическом принципе организации структуры ЭВМ.
11. Приведите традиционные признаки основных структур ЭВМ.
12. Приведите состав ПК.
13. Какова связь областей применения ЭВМ и их структур?
14. Каковы основные принципы построения ЭВМ?
15. Что представляет собой класс персональных ЭВМ?
16. Приведите основы классификации сетевых компьютеров.
17. Расскажите о назначении и отличительных особенностях построения сетевых компьютеров.
18. Дайте определение шины.
19. Перечислите основные виды шин в ПК.
20. Расскажите о hub-архитектура Intel.
21. Расскажите об основных параметрах шин.
22. Как вычислить пропускную способность шины.
23. Как передаются данные по шине PCI?
24. Что такое мультиплексные шины? Приведите пример мультиплексной шины.
25. Расскажите о последовательном интерфейсе?
26. Расскажите о параллельном интерфейсе.
27. Расскажите о принципах работы шины USB.
28. Расскажите о принципах работы шины PCI Express.
29. Перечислите состав и функции набора микросхем системной логики ПК.
30. Перечислите современные наборы микросхем системной логики компании Intel.
31. Перечислите современные наборы микросхем системной логики компании AMD.
32. Приведите основные параметры ЦПУ.
33. Приведите структуру процессора.
34. Приведите примеры новейших процессоров Intel.
35. Приведите структуру и формат команд процессора.
36. Расскажите о порядке выполнения команд и базовой системе команд процессора.
37. Расскажите об организации памяти ЭВМ.
38. Приведите типы и характеристики оперативной памяти.
39. Расскажите о логической структуре диска.
40. Расскажите о стандартных функциях прерываний (IRQ) и приоритетах IRQ.
41. Расскажите об организации ввода-вывода информации в ЭВМ и системах ввода-вывода.
42. Расскажите о прямом доступ к памяти и каналах прямого доступа к памяти (DMA).
43. Расскажите об устройствах ввода.
44. Приведите классификацию ВС.
45. Дайте понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах.
46. Приведите основные архитектуры ВС.
47. Расскажите о программном параллелизме и параллельных системах.
48. Приведите основные топология ИВС.
49. Расскажите о матричных и ассоциативных вычислительных сетях.
50. Расскажите о структуре сети Internet.
4.5.2 Примерный перечень вопросов к экзамену
1. Классические принципы построения архитектуры ЭВМ.
2. Основные характеристики ЭВМ.
3. Архитектурные особенности ЭВМ различных классов.
4. Классификация ЭВМ.
5. Типы, назначение и параметры шин.
6. Пропускная способность шины, примеры расчета.
7. Типы шин ввода-вывода.
8. Шины для подключения внешних устройств: шина USB, шина IEEE 1394.
9. Последовательный и параллельный интерфейсы.
10. IDE (PATA), SATA.
11. Состав и функции набора микросхем системной логики ПК.
12. Современные наборы микросхем системной логики компании Intel.
13. Современные наборы микросхем системной логики компании AMD.
14. Основные параметры ЦПУ.
15. Структура процессора.
16. Архитектура Nehalem.
17. Процессоры семейства Clarkdale.
18. Новейшие процессоры AMD.
19. Структура и формат команд.
20. Порядок выполнения команд.
21. Принцип действия основной памяти ЭВМ.
22. Типы и характеристики оперативной памяти.
23. Логическая структура жесткого диска.
25. Сравнительные характеристики запоминающих устройств.
26. Аппаратные прерывания (IRQ).
27. Ввод-вывод информации в ЭВМ.
28. Прямой доступ к памяти; каналы прямого доступа к памяти (DMA).
29. Устройства ввода информации в ЭВМ.
30. Устройства вывода.
31. Мониторы: типы, основные свойства.
32. Назначение и состав системы мультимедиа.
33. Структура ВС; классификация ВС.
34. Основные архитектуры ВС.
35. Комплексирование в ВС.
36. Типовые структуры ВС .
37. Программный параллелизм; параллельные системы.
38. Кластеры.
39. Информационно- вычислительные сети (ИВС); задачи ИВС.
40. Виды ИВС.
41. Модель открытых систем.
42. Топология ИВС.
45. Структура сети.
44. Сети с селекцией информации.
45. Локальные вычислительные сети (ЛВС): структура, компоненты.
46. Структура сети Internet.
4.5.3 Примерная тематика рефератов и курсовых работ
Не предусмотрены.
4.6 Методические рекомендации по организации изучения
дисциплины
Изучение дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» проходит на лекционных и лабораторных занятиях. Методика чтения лекции должна четко отражать основные теоретические понятия по архитектуре ЭВМ и систем. На лабораторных занятиях студенты изучают элементы и принципы организации работы ПК и вычислительных систем и сетей.
Самостоятельная работа студентов предусматривает изучение и закрепление теоретического материала курса по основным и дополнительным источникам рекомендуемой литературы, конспектирование изучаемых самостоятельно теоретических вопросов в литературных источниках или в их электронных вариантах, ознакомление с Интернет-источниками изучаемых вопросов, ответы на контрольные вопросы и выполнение контрольных заданий для самостоятельного изучения.
Результаты освоения теоретического материала и навыков практической работы на лабораторных занятиях должны отражаться на экзамене. Основным критерием оценки уровня подготовки студентов по данной дисциплине является компетентность в области архитектуры ЭВМ и систем и принципов организации их работы, в области функциональной и структурной организации процессора, организации памяти ЭВМ, организации прерываний и ввода-вывода в ЭВМ, в архитектурных особенностях ЭВМ различных классов.
Рекомендации для преподавателей:
Деятельность преподавательского состава по доведению до студентов основного содержания учебной дисциплины включает в себя проведение следующих видов занятий: чтение лекций, проведение лабораторных, индивидуально – контрольных собеседований и т.д.
В ходе лекций раскрываются основные вопросы в рамках рассматриваемой темы, делаются акценты на наиболее сложные и интересные положения изучаемого материала, которые должны быть приняты студентами во внимание. Материалы лекций являются основой для подготовки студента к экзамену.
Основной целью лабораторных работ является углубление, расширение и закрепление знаний, полученных студентами в ходе лекций и самостоятельной работы, получение практических навыков работы в изучаемых средах моделирования систем, навыков разработки моделей и выполнения моделирования, а также контроль за степенью усвоения пройденного материала.
Рекомендации для студентов:
Комплексное изучение студентами основного содержания дисциплины «Операционные системы» предполагает овладение материалами лекций, учебников и учебных пособий, творческую работу в ходе лабораторных работ, а также целенаправленную, систематическую деятельность по самостоятельному закреплению, углублению и расширению знаний данной дисциплины.
В процессе лекции студент должен усвоить и законспектировать название темы, учебных вопросов и основные блоки теоретического материала, то есть, сделанные преподавателем теоретические посылки (гипотезы), их аргументацию и выводы. В случае, если какое – либо положение не совсем понятно студенту или представляется недостаточно убедительным целесообразно задавать преподавателю уточняющие вопросы. Наличие у студента конспекта лекции обязательно. Материалы лекции являются основой для подготовки к лабораторным работам и экзамену.
Основной целью лабораторных работ является углубление, расширение и закрепление знаний, полученных студентами в ходе лекций и самостоятельной работы, получение практических навыков работы с операционными системами.
4.7 Учебная практика по дисциплине
Не предусмотрена.
5. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ
5.1 Теоретическая часть содержания дисциплины
Планы лекций
Для специальности 230202.65 – Информационные технологии
в образовании
Лекция 1.
|
