Рабочая программа «Основы архитектуры, устройств и функционирования вычислительных систем»



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)

ФИЛИАЛ ДВФУ В Г.АРСЕНЬЕВЕ
СОГЛАСОВАНО
Председатель ЦМК № 1
____________ О.Б.Павлова
(Подпись) (И.О.Ф.)
«___________»20___г. «УТВЕРЖДАЮ»
Директор филиала ДВФУ
в г.Арсеньеве
__________ _Ю.Ф.Огнев (Подпись) (И.О.Ф.)
«___________» 20___г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем
09.02.04 Информационные системы (по отраслям)
шифр, название специальности
Форма подготовки очная
курс 2 семестр 3 теоретические занятия (лекции) 28 (час.)
практические занятия 40 (час.)
лабораторные занятия - (час.)
курсовая работа (проект) - (час.)
всего аудиторной нагрузки 58 (час.)
самостоятельная работа 28 (час.)
всего максимальной нагрузки 92 (час.)
консультации 2 (час.)
зачет (зачет) - семестр
экзамен 3 семестр
др. формы контроля - семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования, утвержденного приказом Минобрнауки РФ от 14.05.2014 г. № 525.
Составитель (ли):_____________________________________ И.С.Чухно
1.Рабочая программа пересмотрена на заседании ПЦКПротокол от «»____________20___г. №
Председатель ПЦК___________ __________
(подпись) (и.о. фамилия)
Изменений нет.
2.Рабочая программа пересмотрена на заседании ПЦКПротокол от «»____________20___г. №
Председатель ПЦК___________ __________
(подпись) (и.о. фамилия)
Изменений нет.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
3.УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
4.КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ, УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
ВЫИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
1.1.Область применения программыРабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 09.02.04 Информационные системы (по отраслям), входящей в укрупнённую группу специальностей 09.00.00 Информатика и вычислительная техника.
1.2.Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в математиче-ский и общий естественнонаучный цикл и связана с дисциплинами: инфор-матика; информационные технологии; обслуживание аппаратного обеспече-ния персональных компьютеров, серверов, периферийных устройств обору-дования и компьютерной техники; технические средства информатизации. 1.3.Цели и задачи учебной дисциплины:В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:
уметь:
с помощью программных средств организовывать управление ресурсами вычислительных систем;
осуществлять поддержку функционирования информационных систем;
знать:
построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности;
принципы работы основных логических блоков систем;
классификацию вычислительных платформ и архитектур;
параллелизм и конвейеризацию вычислений;
основные конструктивные элементы средств вычислительной техники, функционирование, программно-аппаратная совместимость.
Студент по информационным системам должен обладать общими компетенциями, включающими в себя способность (по базовой подготовке):
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 команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), 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.
Техник по информационным системам должен обладать профессиональными компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности (по базовой подготовке):
ПК 1.1. Собирать данные для анализа использования и функционирования информационной системы, участвовать в составлении отчетной документации, принимать участие в разработке проектной документации на модификацию информационной системы.
ПК 1.2. Взаимодействовать со специалистами смежного профиля при разработке методов, средств и технологий применения объектов профессиональной деятельности.
ПК 1.9. Выполнять регламенты по обновлению, техническому сопровождению и восстановлению данных информационной системы, работать с технической документацией.
Специалист по информационным системам должен обладать профессиональными компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности:
Количество часов на освоение программы учебной дисциплины:максимальной учебной нагрузки 100 часа в том числе:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 68 часа;
консультации 4 часа;
самостоятельной работы обучающегося 28 часа.
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) 100
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего) 68
в том числе: практические работы
лабораторные работы 40
Консультации 4
Самостоятельная работа обучающегося (всего) 28
Итоговая аттестация Экзамен 3 семестр

2.2. Тематический план и содержание учебной дисциплины
«ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ, УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
ВЫИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ»
Специальности 09.02.04 «Информационные системы (программное обеспечение отраслям)».
Наименование разделов и тем Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихсяОбъем часов Формы контроля
Введение. Введение. Цели, задачи и структура дисциплины. Основные понятия и термины. История развития и классификация ЭВМ.
Классификация ЭВМ по физическому представлению обработки информации, поколениям ЭВМ, сферам применения и методам исполнения вычислительных машин. Основные характеристики ЭВМ. 2 Контроль посещения занятий
Раздел 1. Представление информации в вычислительных системах. Тема 1.1. Информация. Кодирование и обработка информации в ЭВМ. Определение и классификация информации. Измерение количества информации. Кодирование символьной информации.
Типы и структуры данных. Передача данных Двоичное кодирование звуковой и мультимедиа информации. Сжатие информации. Кодирование видеоинформации. 2 Контроль посещения занятий, тест.
Самостоятельная работа:
Подготовка презентации на тему «ЭВМ пятого поколения».
Составление таблицы с классификацией ЭВМ и их основными характеристиками. 4 Защита презентации, проверка таблицы преподавателем.
Тема 1.2. Арифметические основы ЭВМ. Системы счисления. Непозиционные и позиционные системы счисления. Свойства позиционных систем счисления.
Представление чисел в ЭВМ. Фиксированная запятая (точка). Плавающая запятая (точка). Алгебраическое представление двоичных чисел. 2 Контроль посещения занятий, тест.
Практическая работа № 1. «Перевод чисел из одной системы в другую». Отчет
Самостоятельная работа: Подготовка доклада на тему: «Стандарты кодирования информации». 2 Защита доклада
Тема 1.3. Логические основы ЭВМ, элементы и узлы Логические операции и базовые элементы компьютера. Вентили. Таблицы истинности.
Схемные логические элементы ЭВМ: регистры, вентили, триггеры, полусумматоры и сумматоры.
Узлы ЭВМ, их виды и назначение. 2 Контроль посещения занятий, фронтальный опрос..Практическая работа № 2. «Изучение схем и принципов работы логических элементов. Составление таблиц истинности». 2 Отчет
Практическая работа № 3. «Изучение схем и принципов работы логических узлов ЭВМ». Защита отчета
Самостоятельная работа:
Составление таблицы истинности и схемы для логических элементов И, НЕ, ИЛИ
Подготовка сообщения на тему «Микросхемы с логическими элементами».
Подготовка доклада на тему «Использование сумматоров в вычислительной технике. 4 Защита доклада.
Тема 1.4. Алгоритмы и программы. Понятие алгоритма. Классификация, структура и свойства алгоритмов. Базовые структуры алгоритмов. 2 Контроль посещения занятий.
Практическая работа № 4. «Изучение способов записи алгоритмов. Запись алгоритмов в виде блок-схем». 2 Защита отчета
Самостоятельная работа: Подготовка доклада на тему «Классификация, структура и свойства алгоритмов».
2 Защита доклада
Раздел 2. Архитектура и принципы работы основных логических блоков вычислительных систем Тема 2.1. Обобщенные представления об архитектуре вычислительных машин, систем и сетей. Принципы Фон Неймана. Понятие прерывания. Последовательность действий при обработке прерываний. Вектор прерывания.
Классификация вычислительных платформ и архитектур. 2 Контроль посещения занятий, фронтальный опрос.
Самостоятельная работа: Подготовка реферата «Кластерная архитектура ЭВМ» 2 Проверка реферата преподавателем.
Тема 2.2. Принципы работы основных логических блоков вычислительной системы
Процессор: структура и функционирование. Абстрактное центральное устройство. Регистры процессора: сущность, назначение, типы. Регистры общего назначения, регистр команд, счетчик команд, регистр флагов.
Арифметико-логическое устройство и устройство управления: назначение и упрощенная функциональная схема. 2 Контроль посещения занятий, фронтальный опрос.
Самостоятельная работа: Подготовка доклада «Подготовка реферата на тему «Реализация принципов фон Неймана в ЭВМ» ». 2 Защита доклада
Тема 2.3. Построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности
Основные функциональные элементы ЭВМ. Общее устройство и структура вычислительной системы.
Архитектуры с фиксированным набором устройств. Высокопроизводительные архитектуры обработки данных, архитектуры для языков высокого уровня.
Вычислительные системы с закрытой и открытой архитектурами. Архитектуры, основанные на использовании общей шины.
Несовместимые аппаратные платформы, кроссплатформенное программное обеспечение.
Архитектуры многопроцессорных и многоядерных вычислительных систем. Векторно-конвейерные суперкомпьютеры. Симметричные мультипроцессорные системы (SMP). Системы с массовым параллелизмом (МРР). Кластерные системы. 2 Контроль посещения занятий, тест.
Практическая работа № 5 «Изучение архитектур закрытого и открытого типа». 2 Отчет
Практическая работа № 6«Зачет по изученному материалу 1 и 2 разделов». 2 Защита отчета
Самостоятельная работа:
1. Подготовка реферата по теме: «Классификация архитектуры ВС по Флину, Джонсону, Базу Дункану, Кришнамарфи, Скилликорну».
2. Подготовка сообщений по теме: «Классификация архитектуры ВС по Хендлеру, Хокни, Шору».
3. Подготовка к зачету. 2 Проверка рефера преподавателем, защита сообщений.
Раздел 3. Основные конструктивные элементы средств вычислительной техники, функционирование, программно-аппаратная совместимость . Тема 3.1. Центральный процессор.
Структура команды процессора. Цикл выполнения команды. Понятие рабочего цикла, рабочего такта. Принципы распараллеливания операций и построения конвейерных структур.
Классификация команд. Системы команд и классы процессоров: СISC, RISC, MISC, VLIM.
Принципы вычислений в многопроцессорных и многоядерных системах. 2 Контроль посещения занятий, индивидуальный опрос.
Практическая работа № 7 «Изучение устройства, принципа работы и характеристик процессора». 2 Защита отчета
Практическая работа № 8 «Изучение режимов работы процессора». 2 Отчет
Самостоятельная работа: Подготовка докладов по темам: защищенный режим работы процессора; регистры общего назначения; принципы работы АЛУ. 3 Защита докладов
Тема 3.2. Технологии повышения производительности многопроцессорных и многоядерных систем
Параллелизм и конвейеризация вычислений. Конвейерная обработка команд. Суперскаляризация.
Матричные и векторные процессоры. Векторная обработка. Динамическое исполнение. Декодирование команд. Многоядерные процессоры.
Перспективные типы процессоров. Ассоциативные процессоры. Клеточные и ДНК-процессоры. Нейронные процессоры. Процессоры с многозначной (нечеткой) логикой. Квантовый компьютер. 2 Контроль посещения занятий, индивидуальный опрос.
Самостоятельная работа:
Подготовка докладов, рефератов, презентаций по темам: технологии энергосбережения процессоров; дополнительные функции и технологии современных процессоров AMD и Intel. Защита доклада, реферата, презентации.
Тема 3.3. Организация работы памяти Основные принципы построения оперативной памяти. Иерархическая организация памяти. Стратегии управления памятью.
Принципы работы кэш-памяти.
Системы памяти. Динамическая и статическая память. 2 Контроль посещения занятий
Практическая работа № 9» Изучение состава и принципа действия основной памяти». 2 Защита отчета
Практическая работа № 10 «Изучение состава и принципа работы кэш-памяти». Отчет
Практическая работа № 11 «Принцип работы кэш-памяти». Отчет
Самостоятельная работа: подготовка презентации на тему «Страничная организация памяти». 3 Защита презентации
Тема 3.4. Интерфейсы Классификация интерфейсов. Уровни интерфейсов. Внутренние интерфейсы: интерфейсы системной шины и центральных процессоров.
Интерфейсы периферийных устройств и внешние интерфейсы. Программно-аппаратная совместимость. 2 Контроль посещения занятий, индивидуальный опрос.
Практическая работа №12 «Изучение интерфейсов внутренних устройств». 2 Защита отчета
Практическая работа №13 «Изучение интерфейсов внутренних устройств». 2 Защита отчета
Практическая работа № 14 «Изучение характеристик периферийных и внешних интерфейсов». 2 Защита отчета
Практическая работа № 15 «Изучение характеристик периферийных и внешних интерфейсов». 2 Защита отчета
Самостоятельная работа:
Подготовка рефератов и докладов на темы: внутренние интерфейсы системной платы; интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI; параллельные и последовательные порты и их особенности работы. 2 Защита доклада
Тема 3.5. Принципы управления ресурсами вычислительных систем
Системы ввода-вывода. Способы управления обменом данными.
Логическая и структурная организация магнитного диска. Принципы действия накопителя на жестком магнитном диске.
Классификация оптических накопителей. Состав, устройство и принцип действия CD – ROM.
Управление ресурсами вычислительных систем с помощью программных средств. 2 Контроль посещения занятий, тест, фронтальный опрос.
Практическая работа № 16 «Изучение логической структуры и принципа работы жесткого диска». 2 Защита отчета
Практическая работа № 17 «Изучение логической структуры и принципа работы жесткого диска». 2 Защита отчета
Практическая работа № 18 «Изучение настроек базовой системы ввода/вывода BIOS». 2 Защита отчета
Практическая работа № 19 «Изучение настроек базовой системы ввода/вывода BIOS». 2 Защита отчета
Практическая работа № 20 «Зачет программное обеспечение изученному материалу 3 раздела». 2 Защита отчета
Самостоятельная работа:
Подготовка презентаций и рефератов по темам: логическая структура и принцип работы жесткого диска; страничное управление памятью; настройки базовой системы ввода/вывода BIOS. Подготовка к зачету. 2 Защита презентации
\
Консультации 4
Итого 100
3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ3.1.Требования к минимальному материально-техническому обеспечениюРеализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета.
Оборудование кабинета:-рабочая зона преподавателя;
-демонстрационный стол;
-посадочные места по количеству обучающихся;
-аудиторная доска;
Учебно-методическая документация
Учебно-методические комплексы по разделам и темам дисциплины «Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем».
Контрольно-измерительные материалы:
Тестовые задания по темам курса.
Письменные проверочные работы по темам дисциплины.
Технические средства обучения
компьютер с лицензионным программным обеспечением - 20 ед.;
интерактивная доска – 1 ед.;
мультимедийный проектор – 1 ед.;
акустическая система -1 ед.;
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОЧИХ МЕСТ
операционная система Windows XP,
виртуальная машина Microsoft Virtual PC,
антивирусная программа,
пакет программ MS Offise 2007,
архиваторы (WinRAR, 7ZIP),
файловые менеджеры (Far, Total Commander), программы для просмотра изображений (ACDSee), текстовых документов (Adobe Reader, WinDjView), работы с CD, DVD дисками,
программа распознавания текста со сканера ABBYY FineReader,
интернет браузеры.

3.2.Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов,
дополнительной литературы.
Основные источники:
1. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник / Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. - 3-e изд., перераб. и доп. - М.: Форум, 2010. - 512 с.: ил.; 60x90 1/16. - (Профессиональное образование). (пере-плет)ISBN 978-5-91134-374-3, 3000 экз http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=201229
2. Архитектура ЭВМ: Учебное пособие / В.Д. Колдаев, С.А. Лупин. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ Инфра-М, 2013. - 384 с.: ил.; 60x90 1/16. - (Профес-сиональное образование). (переплет)ISBN 978-5-8199-0373-5, 500 экз. http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=375092
3. Архитектура ЭВМ: Учебное пособие / В.Д. Колдаев, С.А. Лупин. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 384 с.: ил.; 60x90 1/16. - (Профес-сиональное образование). (переплет)ISBN 978-5-8199-0373-5, 500 экз. http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=424016
4. Жаров, А. Железо IBM 2012 / А. Жаров.– Мн.: Новое знание, 2012. – 237 с.
5. Гук, М. Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия. /М. Гук.– СПб, 2012. – 810 с.
Дополнительная литература
1. Максимов, Н.В., Партыка Т.Л., Попов, И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем / Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И. Попов.- Форум: Инфра-М, 2013.-512 с.
2. Сергеев, С.С. Архитектуры вычислительных систем: учебник для ВУЗов / С.С. Сергеев. – Бином, 2010.
3. Кузин А.В., Пескова С.А. Архитектура ЭВМ / А.В. Кузин, С.А.Песов.-: учеб. пособие для сред. проф. образования. — М.: Инфра-М: Форум, 2010.
Интернет источники
1. http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2 Интернет-университет информационных технологий. Архитектура и организация ЭВМ [электр. ресурс]
2. http://www.intuit.ru/department/hardware/csorg Интернет-университет информационных технологий. Организация вычислительных систем [электр. ресурс]

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.
Контроль и оценка результатов освоения учебной 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, формируемые профессиональные и общие компетенции): Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
Умения: С помощью программых средств организовывать управление ресурсами вычислительных систем; Тестирование, защита отчетов программное обеспечение практическим и лабораторным работам, экзамен.
Осуществлять поддержку функционирования информационных систем; Знания: Построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности; Индивидуальный и фронтальный опрос тестирование, защита отчетов по лабораторным и практическим работам, самостоятельная работа, экзамен
Принципы работы основных логических блоков систем; Классификацию вычислительных платформ и архитектур;
Параллелизм и конвейеризацию вычислений;
Основные конструктивные элементы средств вычислительной техники, функционирование, программно-аппаратная совместимость. 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 команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), 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.
ПК 1.1. Собирать данные для анализа использования и функционирования информационной системы, участвовать в составлении отчетной документации, принимать участие в разработке проектной документации на модификацию информационной системы.
ПК 1.2. Взаимодействовать со специалистами смежного профиля при разработке методов, средств и технологий применения объектов профессиональной деятельности.
ПК 1.9. Выполнять регламенты по обновлению, техническому сопровождению и восстановлению данных информационной системы, работать с технической документацией. Проверка самостоятельной работы обучающихся. Экспертная оценка результатов выполнения практических работ по учебным элементам. Анализ результатов на-блюдения за деятельностью сту-дентов в процессе выполнения ими учебных заданий.
Проверка самостоятельной работы обучающихся, экспертная оценка результатов выполнения практических и лабораторных заданий.
Итоговая аттестация Экзамен

Приложенные файлы

  • docx arhiektura.chuhno.doc
    Чухно Ирина Сергеевна
    Размер файла: 88 kB Загрузок: 17