ЧАСТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Академия социального образования»
ОДОБРЕНО
решением Ученого совета
(протокол № 9 от 26.05.2014)
|
Утверждено
приказом ректора
№ 08/07 от 26.05.2014
|
Рабочая программа дисциплины
ОП.02 Архитектура компьютерных систем
специальность
Специальность
230115 Программирование в компьютерных системах
Профиль подготовки
технический
Квалификация выпускника
Техник-программист
Форма обучения очная
Факультет среднего профессионального образования
Кафедра – разработчик: кафедра профессиональных дисциплин
Казань 2014
СОДЕРЖАНИЕ
|
стр.
| ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
|
4
| СТРУКТУРА и содержание УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ |
5
| условия реализации программы учебной дисциплины |
10
| Контроль и оценка результатов Освоения учебной дисциплины |
11
|
1. паспорт ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
архитектура вычислительных систем
1.1. Область применения примерной программы
Программа подготовки специалистов среднего звена учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) среднего профессионального образования (далее - СПО) 09.02.03. Программирование в компьютерных системах (базовая подготовка
1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: общепрофессиональная дисциплина профессионального цикла.
1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Общие компетенции:
Код
|
Содержание компетенции
|
ОК 1.
|
Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
|
ОК 2.
|
Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
|
ОК 3.
|
Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
|
ОК 4.
|
Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
|
ОК 5.
|
Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
|
ОК 6.
|
Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
|
ОК 7.
|
Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.
|
ОК 8.
|
Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации
|
ОК 9.
|
Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.
|
Профессиональные компетенции:
Код
|
Содержание компетенции
|
ПК 1.1.
|
Выполнять разработку спецификаций отдельных компонент.
|
ПК 1.2.
|
Осуществлять разработку кода программного продукта на основе готовых спецификаций на уровне модуля.
|
ПК 1.5.
|
Осуществлять оптимизацию программного кода модуля.
|
ПК 2.3.
|
Решать вопросы администрирования базы данных.
|
ПК 2.4.
|
Реализовывать методы и технологии защиты информации в базах данных.
|
ПК 3.1.
|
Анализировать проектную и техническую документацию на уровне взаимодействия компонент программного обеспечения.
|
ПК 3.2.
|
Выполнять интеграцию модулей в программную систему.
|
ПК 3.4.
|
Осуществлять разработку тестовых наборов и тестовых сценариев
|
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;
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 78 часа, в том числе:
-обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 52 часа;
-самостоятельной работы обучающегося 26 часов.
2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
|
Объем часов
|
Максимальная учебная нагрузка (всего)
|
78
|
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
|
52
|
в том числе:
|
|
лекции
|
26
|
практические занятия
|
26
|
Самостоятельная работа обучающегося (всего)
|
26
|
в том числе:
|
|
самостоятельная проработка конспектов занятий, учебной литературы, учебных пособий
|
6
8
8
4
|
подготовка к практическим занятиям с использованием методических рекомендаций преподавателя, оформление отчетов по практическим занятиям, подготовка к их защите
|
самостоятельное изучение отдельных вопросов (с целью углубления знаний по заданию преподавателя) с последующим оформлением реферата
|
подготовка к различным видам контроля знаний.
|
Итоговая аттестация в форме экзамена
|
2.2. Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины
ОП.02 Архитектура компьютерных систем
Наименование разделов и тем
|
Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект)
|
Объем часов
|
Уровень освоения
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Раздел 1. Представление информации в вычислительных системах
|
|
10
|
|
Тема 1.1. Арифметические и логические основы ЭВМ, элементы и узлы
|
Содержание учебного материала
|
2
|
3
|
1
|
Системы счисления, Непозиционные и позиционные системы счисления. Системы счисления, используемые в ЭВМ. Свойства позиционных систем счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.
Форматы хранения чисел в ЭВМ. Алгебраическое представление двоичных чисел: прямой, обратный и дополнительные коды. Операции с числами в прямом двоичном, восьмеричном и шестнадцатеричном кодах.
|
Лабораторные работы
Перевод целых чисел из одной системы счисления в другую.
Перевод смешанных чисел
Двоичная арифметика
|
2
|
|
Тема 1.2. Логические элементы и узлы ЭВМ
|
Содержание учебного материала
|
2
|
3
|
1
|
Базовые логические операции и схемы. Таблицы истинности. Схемные логические элементы ЭВМ: регистры; вентили, триггеры, полусумматоры и сумматоры. Таблицы истинности RS-, JK- и T-триггеры. Логические узлы ЭВМ и их классификация. Сумматоры, дешифраторы, программируемые логические матрицы, их назначение и применение.
|
Лабораторные работы
Исследование работы триггеров.
Исследование работы комбинационных схем.
|
2
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Подготовка сообщений по темам
Триггеры D и Т
Технологии изготовления микросхем.
Элементная база
|
2
|
Раздел 2. Персональный компьютер
|
|
44
|
|
Тема 2.1. Основы построения ПК
|
Содержание учебного материала
|
2
|
2
|
1
|
Понятие архитектуры и структуры компьютера.. Составные части ЭВМ и их назначение. Основные типы архитектур ЭВМ (Архитектура фон Неймана и гарвардская архитектура)
Технологии повышения производительности процессора. Конвейеризация Суперскаляризация. Технология HT. Технология Dynamic execution technology.
|
Самостоятельная работа обучающихся
Подготовка сообщений или презентаций по теме:
Составные части ЭВС
Процессоры с технологией TH
|
2
|
|
Тема 2.2. Процессор, структура и функционирование
|
Содержание учебного материала
|
2
|
3
|
1
|
Функциональная структура процессора.
Устройство управления: назначение и упрощенная функциональная схема.
Регистры микропроцессорной памяти (МПП).
Арифметико-логическое устройство (АЛУ): назначение, структура, функционирования.
Интерфейсная часть процессора: назначение, состав, функционирование.
Структура команды процессора. Цикл выполнения команды.
Режимы работы процессора.
Системы команд и классы процессоров:CISC, RISC, MISC, VLIW.
|
Лабораторная работа
Построение алгоритма выполнения цикла команды в 2-х, 3-х адресной машине
|
4
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Подготовка сообщений по темам
Защищенный режим работы процессора
Регистры общего назначения
Принципы работы АЛУ
|
4
|
Тема 2.3. Материнская плата и процессор.
|
Содержание учебного материала
|
2
|
3
|
1
|
Системная плата: архитектура и основные разъемы. Чипсет: назначение и схема функционирования. Системная шина и ее параметры.
Основные характеристики процессоров. Совместимость процессоров.
Технологии используемые в современных процессорах.
Многоядерные процессоры. Принципы работы.
|
Лабораторные работы
Сравнение форм-фактора ATX и BTX..
Сравнение характеристики чипсетов AMD, NVIDIA, Intel, VIA
|
2
|
|
Самостоятельная работа
Подготовка сообщений, рефератов, презентаций по темам:
Технологии энергосбережения процессоров
Дополнительные функции и технологии в современных процессоров AMD и Intel
Чипсет
|
6
|
Тема 2.4. Организация работы памяти компьютера
|
Содержание учебного материала
|
2
|
3
|
1
|
Иерархическая структура памяти.
Организация оперативной памяти: принцип работы.
Виды адресации. Линейная, страничная, сегментная память. Стек..
Динамическая память. Режимы работы: запись, хранение, считывание, режим регенерации.,модули памяти.
Статическая память. Применение и принцип работы. Основные особенности. Разновидности статической памяти.
Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики
Постоянная память (ПЗУ), перепрограммируемая постоянная память (флэш-память), Базовая система ввода/вывода (ВIOS): назначение, функции, модификация
|
Лабораторные работы
Изучение и описание настроек ВIOS
Выбор типа памяти по характеристикам материнской платы и обоснование.
Сравнение характеристик DDR I,II,III одинакового объема
|
4
|
|
Самостоятельная работа
Подготовка сообщений и рефератов по темам:
Виды памяти.
Назначение ПЗУ
|
2
|
Тема 2.5. Интерфейсы
|
Содержание учебного материала
|
2
|
3
|
1
|
Понятие интерфейса. Классификация интерфейсов. Организация взаимодействия ПК с периферийными устройствами. Внутренние интерфейсы AGP PCI , PCI-Express и их характеристики
Интерфейсы периферийных устройств.
Внешние интерфейсы компьютера. Последовательные и параллельные порты. Последовательный порт стандарта RS-232.Назначение, характеристики и особенности внешних интерфейсов USB и IEEE 1394 (FireWire). Интерфейс стандарта 802.11 .802.16
|
Лабораторные работы
Анализ характеристик внутренних интерфейсов AGP PCI , PCI-Express и их характеристики
Сравнительный анализ характеристик интерфейсов для дисков
Работа с интерфейсом IEEE 1394.
Определение неисправностей в интерфейсах компьютера
Подключение компьютера по стандарту 802.11
Подключение к компьютеру различных устройств по Bluetooth
|
8
|
|
Самостоятельная работа обучающихся
Подготовка презентаций и сообщений по темам
Современные интерфейсы
Интерфейс RS-232
Интерфейс USB
Интерфейс FireWire
|
2
|
Раздел 3. Вычислительные системы
|
|
24
|
|
Тема 3.1. Архитектуры ВС и принципы обработки
|
Содержание учебного материала
|
4
|
2
|
1
|
Основные определения . Классы архитектур ВС(Многомашинная , многопроцессорная и архитектура с параллельными процессорами).
Уровни и средства комплексирования.
Классификация архитектуры ВС по Флину, Джонсону, Базу Дункана , Кришнамарфи, Скилликорна
Ассимитричная многопроцессорная обработка.(ASMP)
Симметричная мультипроцессорная обработка(SMP)
Гибридная архитектура(NUMA). Организация когерентности многоуровневой иерархической памяти. PVP- архитектура. Кластерная архитектура.
|
Самостоятельная работа
Подготовка сообщений по теме:
Классификация архитектуры ВС по Хендлеру, Хокни, Шора,
|
2
|
|
Тема 3.2. Перспективные типы процессоров
|
Содержание учебного материала
|
2
|
3
|
1
|
Ассоциативные, матричные, клеточные и ДНК-процессоры, нейронные, потоковые, коммуникационные процессоры. Процессоры баз данных. Процессоры с нечеткой логикой.
|
Лабораторная работа
Привести характеристику каждого из 4-х классов архитектуры ВС ( по Флину)согласно классификации по режиму выполнения.
|
4
|
|
Тема 3.3. Система памяти ВС
|
Содержание учебного материала
|
2
|
2
|
1
|
Иерархическая организация памяти.
Кэш-память.
Стратегия управления памятью.
Организация памяти в однопроцессорных ВС.
Иерархическая память многопроцессорных ВС.
|
Самостоятельная работа.
Подготовить отчет по темам:
Охарактеризуйте принципы функционирования машин типа wavefront и reduction
Общая характеристика и область использования супер ЭВМ и мэйнфреймов.
|
2
|
|
Тема 3.4. Коммуникационные среды
|
Содержание учебного материала
|
4
|
2
|
1
|
Принципы построения коммуникационных сред. На основе когерентного интерфейса SCI. Коммуникационная среда MYRINET, RACEWAY. Коммуникационные среды на базе транспьютероподобных процессоров
Коммутаторы для многопроцессорных вычислительных систем.
Простые и составные и распределенные составные коммутаторы. Баньян сети.
Кластерные и массивно – параллельные системы разных производителей. Отечественные суперкомпьютеры семейства МВС.
|
|
Самостоятельная работа.
самостоятельная проработка конспектов занятий, учебной литературы, учебных пособий
подготовка к контролю знаний
|
4
|
|
|
Всего
|
78
|
|
Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
1. – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);
2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)
3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач)
3. условия реализации программы дисциплины
3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
Реализация программы дисциплины требует наличия лаборатории «Архитектура вычислительных систем».
Оборудование рабочих мест лаборатории:
рабочие места по количеству обучающихся, оборудованные персональными компьютерами с необходимым программным обеспечением общего и профессионального назначения;
комплект учебно-методической документации;
наглядные пособия: демонстрационные плакаты, макеты, раздаточный материал.
технические средства обучения:
компьютерные и телекоммуникационные: персональный компьютер, локальная сеть с выходом в Интернет;
-аудиовизуальные: мультимедиа проектор.
-комплект учебно-методической документации;
-наглядные пособия: раздаточный материал.
Действующая нормативно-техническая и технологическая документация:
правила техники безопасности и производственной санитарии;
инструкции по эксплуатации компьютерной техники.
Программное обеспечение:
Операционная система Windows XP/ 7
Microsoft Office 2007/2003
Программа для тестирования SUNRUF
Интегрированные приложения для работы в Интернете Microsoft Internet Explorer, Opera, Mozilla
3.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
Основные источники:
Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительные систем: учебник/ - 5-е изд., перераб. И доп. – М: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2014 -512 с.
Поляк-Брагинский А.В. Локальные сети. Модернизация и поиск неисправностей М., 2012 - 520 с.
Максимов Н.В. Технические средства информатизации М. 2013 - 390 с.
Дополнительная литература
Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. 3-е изд. – СПб.: Питер, 2008 – 766 с.: ил
Хорошевский В. Архитектура вычислительных систем / В.Г. Хорошевский. Москва: МГТУ им. Баумана, 2008. - 520 с.
Интернет-ресурсы:
Интернет-университет информационных технологий. Архитектура и организация ЭВМ [электр. ресурс] http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2
Интернет-университет информационных технологий. Организация вычислительных систем [электр. ресурс] http://www.intuit.ru/department/hardware/csorg
4. Контроль и оценка результатов освоения Дисциплины Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических работ, тестирования, а также подготовке обучающимися рефератов и сообщений, составление схем по темам дисциплины.
Результаты обучения
(освоенные умения, усвоенные знания)
|
Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
|
умения:
|
|
получать информацию о параметрах компьютерной системы;
|
Выполнение и защита лабораторного практикума
|
подключать дополнительное оборудование и настраивать связь между элементами компьютерной системы;
|
Выполнение и защита лабораторного практикума
|
производить инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем
|
Выполнение и защита лабораторного практикума
|
знания:
|
|
базовые понятия и основные принципы построения архитектур вычислительных систем;
|
тестирование, построение схем, экзамен
|
типы вычислительных систем и их архитектурные особенности;
|
тестирование, построение схем, экзамен
|
организацию и принцип работы основных логических блоков компьютерных систем;
|
тестирование, составление схем, подготовка рефератов, экзамен
|
процессы обработки информации на всех уровнях компьютерных архитектур;
|
тестирование, составление схем, подготовка рефератов, экзамен
|
основные компоненты программного обеспечения компьютерных систем;
|
тестирование, составление схем, подготовка рефератов, экзамен
|
основные принципы управления ресурсами и организации доступа к этим ресурсам;
|
тестирование, составление схем, подготовка рефератов, экзамен
|
Итоговая аттестация
|
экзамен
| |
