2807
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Д. И. Кислицын
АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, без профиля
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Д. И. Кислицын
АРХИТЕКТУРА ЭВМ И СИСТЕМ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, без профиля
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
УДК
Кислицын Д. И./ Архитектура ЭВМ и систем [Электронный ресурс]: учеб. – метод. пос./ Д. И. Кислицын; Нижегор. гос. архитектур. – строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. - ___ с. 1 электрон. опт. диск (CD-R)
Даются тематика лекций, их краткое содержание, а также методические рекомендации по самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению, приводится тематика расчётных работ.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, без профиля.
Д. И. КислицынННГАСУ. 2016.
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» предназначены для студентов второго курса, обучающихся по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии, и содержат программу для проведения лекционных занятий, а также методические рекомендации по самостоятельной работе.
Цель учебно-методического пособия: помочь студентам при изучении учебной программы с использованием лекционных материалов и рекомендуемой учебно-методической литературы при формировании необходимых компетенций дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем».
Целями освоения дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» являются формирование у студента, совместно с другими дисциплинами учебного плана и всеми формами образовательного процесса в университете, компетенций, знаний, умений и навыков, определяемых требованиями ФГОС ВО по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии.
В лекциях излагается общая характеристика вопросов тем, даются практические примеры применения стандартов, осуществляется групповая работа студентов и преподавателя по разработке соответствующих разделов пояснительной записки по разработке программного обеспечения или информационных систем. Главной целью лекции является привитие студентам интереса к изучаемому материалу, формирование мотивации к последующему самостоятельному анализу рассматриваемой проблематики. На лекциях студентам раскрываются наиболее сложные вопросы и теоретические положения, показывается их практическая значимость, даются рекомендации по углубленному самостоятельному изучению теории и практики.
На лекциях по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» широко используются активные формы проведения занятий. Такие формы организации образовательного процесса, способствуют разнообразному (индивидуальному, групповому, коллективному) изучению учебных вопросов (проблем), активному взаимодействию студентов и преподавателя, живому обмену мнениями между ними, нацеленному на выработку правильного понимания содержания изучаемой темы и способов ее практического использования.
Материал пропущенных лекций студент восстанавливает самостоятельно и по всем непонятным положениям и вопросам обращается за разъяснением к преподавателю.
Самостоятельная работа направлена на развитие компетенций дисциплины:
-ОПК-3 - способностью применять основные приемы и законы создания и чтения чертежей и документации по аппаратным и программным компонентам информационных систем;
-ПК-36 - способностью применять основные приемы и законы создания и чтения чертежей и документации по аппаратным и программным компонентам информационных систем.
Виды и формы самостоятельной работы студентов по дисциплине:
-систематическая проработка лекций, основной и дополнительной литературы;
-выполнение расчётно-графической работы;
-подготовка к зачёту.
Содержание разделов дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» представлено в таблице 1.
Таблица 1 Содержание разделов дисциплины
|
|
|
|
Аудиторные |
|
|
||
|
|
|
занятия (в часах) |
|
Перечень |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Самос |
компетенций, |
№ |
Наименование |
Всего |
Лекции |
|
Лабораторные |
Практика, семинар |
тоятел |
формируемых |
п/п |
раздела дисциплины |
часов |
|
ьная |
в процессе |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
работа |
освоения |
|
|
|
|
|
|
|
|
раздела |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Классификация |
|
|
|
|
|
|
ОПК-3, ПК- |
1 |
вычислительных |
3 |
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
36 |
|||||
|
систем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Информационно- |
|
|
|
|
|
|
ОПК-3, ПК- |
2 |
логические основы |
24 |
6 |
|
6 |
|
12 |
|
|
|
36 |
||||||
|
ЭВМ и систем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Основные блоки |
3 |
2 |
|
|
|
1 |
ОПК-3, ПК- |
ЭВМ |
|
|
|
36 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Центральный |
23 |
4 |
|
8 |
|
11 |
ОПК-3, ПК- |
микропроцессор |
|
|
36 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Системная плата |
3 |
2 |
|
|
|
1 |
ОПК-3, ПК- |
|
|
|
36 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Внутренняя память |
4 |
2 |
|
|
|
2 |
ОПК-3, ПК- |
|
|
|
36 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Внешняя память |
3 |
2 |
|
|
|
1 |
ОПК-3, ПК- |
|
|
|
36 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Блок питания |
7 |
2 |
|
2 |
|
3 |
ОПК-3, ПК- |
|
|
36 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Периферийные |
15 |
8 |
|
|
|
7 |
ОПК-3, ПК- |
устройства |
|
|
|
36 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
Тенденции развития |
4 |
2 |
|
|
|
2 |
ОПК-3, ПК- |
аппаратных средств |
|
|
|
36 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На консультациях в |
течение |
семестра студенты |
могут обсуждать с |
преподавателем различные вопросы по выполнению расчётно-графической работы (РГР).
Рекомендуется проработать конспект лекций, затем повторить теоретический материал, пользуясь рекомендованной основной и дополнительной литературой. Если после этого остаются вопросы, рекомендуется выписать их и обратиться к преподавателю на консультациях или по электронной почте kislitsyn@nngasu.ru.
РГР предусмотрена в 3 семестре. Целями выполнения РГР при изучении дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» являются:
-самостоятельное углублённое изучение отдельных разделов курса;
-закрепление навыков программирования, полученных в течение первых трёх семестров.
Общее задание на РГР: создать оконное приложение, которое в соответствии с вариантом задания обрабатывает введённые пользователем исходные данные (в т. ч. и некорректные) об элементах электрической цепи и выводит на форму результаты (сопротивление, ёмкость, логическое состояние и т.п.). Форма должна содержать поясняющие текстовые и графические надписи, в т. ч. фамилию, имя, отчество, № группы и текст задания. В течение курса со студентами проводятся индивидуальные и групповые консультации по вопросам выполнения РГР, а также по общетеоретическим вопросам, возникающим при самостоятельной работе студентов при подготовке к занятиям и выполнении РГР. Результатом выполнения РГР является пояснительная записка, описывающая проектирование приложения и программный код. При выставлении оценки (от 2,0 до 5,0 баллов) за РГР оценивается способность студента составлять алгоритм в соответствии с индивидуальным заданием и разрабатывать на его основе простейшее оконное приложение.
В конце семестра студенты проходят электронное тестирование по всем разделам курса. В конце тестирования студент видит, в каких разделах и сколько ошибочных ответов он дал и получает балл в диапазоне от 0,0 до 5,0. Перед зачётом студентам выдаётся список примерных вопросов, по которым можно понять, на что нужно сделать упор при подготовке к зачёту.
Студент допускается к зачёту, если он сдал все лабораторные работы и РГР. При подготовке к зачету после получения перечня вопросов рекомендуется:
1) внимательно прочитать материал лекций; 2) постараться разобраться с непонятными, в частности, новыми терминами,
используя рекомендованную литературу; 3) просмотреть все лабораторные работы;
4) выписать вопросы для подробного обсуждения с преподавателем на консультации.
Перечень примерных вопросов, выносимых на зачёт:
Переведите из восьмеричной системы счисления в семеричную число 101
Введите результат логической операции дизъюнкции 0 XOR 0
Укажите элемент, который может находиться в одном из двух устойчивых состояний «0» и «1»
Классифицируйте ЭВМ по систематике Флинна
Как называются внутримашинные электронные часы, подключаемые к автономному источнику питания и обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени?
Укажите устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде
Перечислите и поясните принципы Фон-Неймана
Для какой архитектуры характерно раздельное хранение и обработка команд и данных?
Какой блок микропроцессора вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций (КШИ) во все блоки машины?
Что характерно для стадии «tick» в стратегии «tick-tock» от Intel?
Какой максимальный размер может иметь 16 битный сегмент?
На что указывают разные цвета слотов оперативной памяти на материнской плате?
Сравните между собой шины PCI и PCI Express
Сколько устройств можно подключить к одной шине PCI-Express напрямую?
Укажите логическую топологию шины USB
Какова максимальная пропускная способность шины USB 3.0?
Какой диапазон используется в стандарте Bluetooth?
Какой тип памяти используется в ОЗУ?
Что положено в основу элементов динамической памяти?
Какое устройство может пребывать в одном из устойчивых состояний сколь угодно долгое время при условии наличия питания?
Сколько бит информации хранит одна ячейка (элемент) памяти на основе триггера с двумя устойчивыми состояниями?
Чем память DDR2 400 отличается от DDR 400?
На какой частоте работает ядро памяти (матрица запоминающих элементов)
модуля DDR400?
В чём различие между ROM, PROM, EPROM и EEPROM?
Какой минимальный объём на жёстком диске может быть выделен для хранения файла в файловых системах FAT, NTFS?
Какому типу оптических дисков соответствует ёмкость 25 Гб?
С помощью чего осуществляется связь программного обеспечения с аппаратной частью видеосистемы?
Опишите технологии, позволяющие объединять ресурсы двух видеокарт в одном компьютере между собой, повышая производительность видеоподсистемы
Что такое шейдер?
Какое устройство, анализируя какой-либо объект, создаёт цифровую копию изображения объекта
Сколько оттенков цвета может распознать сканер с глубиной цвета 8 бит?
Назовите частоту электрического тока бытовой (домашней) электросети в России.
Назовите преимущества импульсного блока питания перед трансформаторным
Каким показателем качества компьютерной сети характеризуется возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности?
Какое число будет храниться в регистре AL, в результате выполнения команды mov ax, 1234h?
Опишите назначение конденсатора, его виды обозначение на электрической принципиальной схеме, устройство и основные характеристики
Опишите назначение резистора, его виды обозначение на электрической принципиальной схеме, устройство и основные характеристики
Опишите назначение диода, его виды обозначение на электрической принципиальной схеме, устройство и основные характеристики
Опишите назначение транзистора, его виды обозначение на электрической принципиальной схеме, устройство и основные характеристики
Показатели оценки по зачёту представлены в таблице 2.
Таблица 2 Показатели оценки по зачёту
Показатели |
Бал- |
|
|
|
|
|
|
|
оценивания |
Оценка |
Критерий оценки |
||||||
лы |
||||||||
компетенций |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
Результаты |
4,5 - |
«зачтено» |
ставится |
|
обучающемуся, |
|||
освоения |
5,0 |
|
показавшему |
|
глубокие |
|||
дисциплины |
|
|
систематизированные |
знания |
||||
соответствует |
|
|
учебного материала, в полной |
|||||
требованиям |
|
|
мере |
соответствующие |
||||
ФГОС |
|
|
требованиям |
к |
уровню |
|||
|
|
|
подготовки |
|
обучающегося, |
|||
|
|
|
проявившему |
|
творческие |
|||
|
|
|
способности |
в |
понимании, |
|||
|
|
|
изложении |
и |
использовании |
|||
|
|
|
учебного |
материала |
при |
|||
|
|
|
решении поставленных задач, |
|||||
|
|
|
умеющему |
|
|
обобщать |
||
|
|
|
информацию, |
|
|
|
Показатели |
|
Бал- |
|
|
|
|
|
|
|
|
оценивания |
|
|
Оценка |
|
Критерий оценки |
|||||
|
лы |
|
|
|||||||
компетенций |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
аргументировано |
|
и |
|||
|
|
|
|
|
практически |
без |
ошибок |
|||
|
|
|
|
|
ответившему на все вопросы. |
|||||
Результаты |
|
3,5 |
- |
«зачтено» |
ставится |
|
обучающемуся, |
|||
освоения |
|
4,4 |
|
|
продемонстрировавшему |
|||||
дисциплины |
|
|
|
|
достаточно |
полные |
|
знания |
||
соответствует |
|
|
|
|
учебного материала, в целом |
|||||
требованиям |
|
|
|
|
соответствующие |
|
|
|||
ФГОС |
|
|
|
|
требованиям |
к |
уровню |
|||
|
|
|
|
|
подготовки |
|
обучающегося, |
|||
|
|
|
|
|
способность |
к |
|
их |
||
|
|
|
|
|
самостоятельному |
|
|
|||
|
|
|
|
|
восполнению и обновлению в |
|||||
|
|
|
|
|
ходе |
решения поставленных |
||||
|
|
|
|
|
задач, |
|
|
умение |
||
|
|
|
|
|
систематизировать |
|
|
|||
|
|
|
|
|
информацию, |
допустившему |
||||
|
|
|
|
|
негрубые |
|
ошибки |
и |
||
|
|
|
|
|
недочеты. |
|
|
|
|
|
Результаты |
|
2,5 |
- |
«зачтено» |
ставится |
|
обучающемуся, |
|||
освоения |
|
3,4 |
|
|
показавшему уровень знаний |
|||||
дисциплины |
|
|
|
|
учебного материала в объёме, |
|||||
соответствует |
|
|
|
|
минимально |
необходимом |
||||
требованиям |
|
|
|
|
для |
решения |
поставленных |
|||
ФГОС |
|
|
|
|
задач, |
знание |
|
основ |
||
|
|
|
|
|
дисциплины, |
владеющего |
||||
|
|
|
|
|
навыками |
|
логического |
|||
|
|
|
|
|
мышления |
и |
допустившему |
|||
|
|
|
|
|
непринципиальные |
ошибки |
||||
|
|
|
|
|
при ответе на вопросы. |
|
||||
Результаты |
|
0,0 |
- |
«не зачтено» |
ставится |
|
обучающемуся, |
|||
освоения |
|
2,4 |
|
|
показавшему |
существенные |
||||
дисциплины |
НЕ |
|
|
|
пробелы в знании основного |
|||||
соответствует |
|
|
|
|
учебного |
|
материала, |
|||
требованиям |
|
|
|
|
допустившему |
|
|
|||
ФГОС |
|
|
|
|
принципиальные ошибки при |
|||||
|
|
|
|
|
применении знаний, |
которые |
||||
|
|
|
|
|
не позволяют ему приступить |
|||||
|
|
|
|
|
к решению |
поставленных |
||||
|
|
|
|
|
задач |
без |
дополнительной |
|||
|
|
|
|
|
подготовки. |
|
|
|
Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины.
Основная литература:
1.Кислицын Д.И. Инструментальные средства информационных систем. Внутреннее устройство ЭВМ : учебное пособие. Н. Новгород: ННГАСУ, 2011.
2.Аблязов Р. З. Программирование на ассемблере на платформе x86-64. Москва: ДМК Пресс, 2011.
3.Кирнос В. Н. Введение в вычислительную технику. Основы организации ЭВМ и программирование на Ассемблере: учебное пособие. Томск: Эль Контент, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2011.
Дополнительная литература:
1.Кислицын Д. И. Архитектура ЭВМ и систем [Электронный ресурс]: учеб. – метод. пос. Н. Новгород: ННГАСУ, 2016.
2.Баула В. Г. Архитектура ЭВМ и операционные среды : учеб. для студентов вузов по направлениям 010400 "Приклад. математика и информатика" и 010300 "Фундаментал. информатика и информ. технологии". Москва: Изд. центр "Академия", 2012.
Перечень ресурсов информационно – телекоммуникационной сети «интернет» (далее - сеть «интернет»), необходимых для освоения дисциплины:
1.http://www. ixbt.com интернет-издание о компьютерной технике
2.http://www.intuit.ru/ Национальный открытый университет.
3.http://yandex.ru/ Поисковая система.
4.http://www.google.ru/ Поисковая система.