Математические и физические основы ЭВМ

Сипаттама: Дисциплина знакомит с организацией вычислительного процесса в цифровых устройствах на основе применения позиционных систем счисления, специальных форм представления и способов кодирования числовых данных. Рассматривает основы логического моделирования функциональных узлов аппаратных средств цифровых систем Даёт представление о технических решениях построения цифровых устройств и систем на основе магнитных, оптических и оптоэлектронных сред и компонентов. Формирует понятийные основы традиционных и перспективных направлений конструирования и реализации цифровых устройств.

Кредиттер саны: 3

Компонент: Таңдау бойынша компонент

Цикл: Базалық пәндер

Мақсат
  • Цель преподавания дисциплины «Математические и физические основы ЭВМ» согласуется с целями образовательной программы в части подготовки специалистов, которые обладают способностями технического обслуживания и управления аппаратно-программными комплексами и системами для обеспечения проектно-конструкторской и проектно-технологической деятельности.
Міндет
  • Сформировать понятийную базу в сфере компьютерной электроники, оптоэлектроники, оптики.
  • Освоить физические законы, процессы, явления и базирующиеся на них принципы функционирования базовых компонентов средств цифровой техники.
  • Приобрести знания логических и математических инструментов, со-ставляющих основу проектирования и функционирования узлов и компонентов систем хранения, обработки и передачи цифровых данных.
Оқыту нәтижесі: білу және түсіну
  • Назвать способы и методы представления и обработки числовых данных цифровыми системами.
  • Выделить логические приёмы, на которых базируются проектирование и функционирование ряда базисных элементов и компонентов средств цифровой техники.
  • Сформулировать научно-технические направления и решения, обеспечиваю-щие повышение эффективности функционирования средств информационно-вычислительной техники.
  • Обосновать основные направления построения, комплектации и функционирования компьютеров и систем.
  • Интерпретировать тенденции совершенствования, проектирования и расширения сферы применения компьютерной техники, вычислительных систем, комплексов и сетей.
Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану
  • Владеть правилами моделирования машинных процедур выполнения операций над числовыми данными в разных представлениях.
  • Решать задачи конфигурирования компонентов аппаратно-программных комплексов и сетей.
  • Применять принципы размещения компьютерного оборудования, оснащения автоматизированных рабочих мест пользователей вычислительных систем и сетей.
Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру
  • В сфере инновационного менеджмента и стратегического планирования.
Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер
  • Планировать работу в группе по обслуживанию и администрированию корпоративной компьютерной сети, телекоммуникационной системы.
  • Развить коммуникационные способности по организации процесса обучения навы-кам сетевых пользователей сотрудников предприятия и организации.
Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі
  • Практически проводить анализ и форму-лировать критические оценки работоспособности систем персонального пользования.
  • Интерпретировать функциональные и технические характеристики основных узлов и конструктивных компонентов компьютеров и систем на их основе.
  • Анализировать содержание информационных материалов по вопросам практического применения вычислительных систем.
Дәріс сабақтарының тақырыптары
  • Позиционные системы счисления. Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую. Двоичная арифметика.
  • Формы представления чисел. Общие сведения. Представление чисел в форме с плавающей запятой. Представление чисел в форме с фиксированной запятой.
  • Машинные коды. Кодирование положительных и отрицательных чисел в форме с фиксированной запятой. Арифметические действия на числами с плавающей запятой. Двоично-десятичное кодирование чисел.
  • Логические основы цифровой схемотехники. Логика. Математическая логика. Основные положения математической логики. Логические операции. Таблицы истинности.
  • Логические основы цифровой схемотехники. Нормальные формы логической функции. Аналитическая минимизация логических функций.
  • Физические основы записи и воспроизведения информации на подвижном магнитном носителе. Основные положения доменной теории ферромагнетизма. Основная кривая намагничивания и кривые перемагничивания ферромагнетика. Основные компоненты ЗУ на подвижном магнитном носителе.
  • Способы записи/считывания двоичной информации на подвижном магнитном носителе. Модель записи/считывания двоичной информации на подвижный магнитный носитель. Классификация способов записи двоичной информации. Принцип записи/считывания двоичной информации способом без возврата к нулю (БВН).
  • Оптоэлектроника. Причины возникновения и развития оптоэлектроники. Некоторые положе-ния теории света. Номенклатура оптоэлектронной элементной базы.
  • Оптоэлектроника. Источники оптического излучения: положения энергетической теории генерации электромагнитных волн, светодиоды и лазеры (конструкция и принцип действия). Приёмники оптического излучения: понятие фотоэффекта, конструкция и принцип действия диодного фотоприёмника (фотодиода).
  • Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Понятие ВОЛС и её место в составе канала передачи данных. Принцип передачи световой энергии по волоконному световоду – эффект полного внутреннего отражения. Типы волоконных световодов. Окна прозрачности волоконных световодов. Варианты конструктивных решений оптоволоконных кабелей.
  • Жидкокристаллические приборы для отображения информации. Физические принципы, лежащие в основе работы жидкокристаллических индикаторов. Типы жидких кристаллов. Электрооптические явления, присущие жидким кристаллам. пример «работы» жидкого кристалла.
  • Оптика. Голографические запоминающие устройства. Принцип голографического способа хранения данных. Методы записи голограмм. Типы голографических запоминающих устройств. Свойства голографических запоминающих устройств. Структурная схема голографического запоминающего устройства.
  • Оптика. Голографические запоминающие устройства. Устройства управления оптическим излучением.
  • Мониторы. Конструкция жидкокристаллического монитора. LCD монитор. LED мониторы и телевизоры. E-INK и SiPix мониторы. Подсветка ЖК мониторов. Сенсорные панели.
  • Нанотехнологии. Нанофотоника. Наноэлектроника.
Негізгі әдебиет
  • 1 Мышляева И.М. Цифровая схемотехника: Учебник для сред. Проф. Образования/Ирина Михайловна Мышляева. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 400 с. (с. 5 – 40).
  • 2 Введение в цифровую схемотехнику / Новиков Ю.В. – М.: Национальный Открытый Университет "ИНТУИТ", 2016 (Основы информационных технологий). (с. 4 – 8).
  • 3 Беспалов В.Г. Основы оптоинформатики. Часть 1. Информационные технологии – от электронного к оптическому компьютеру. – СПб.: Издательство «Питер», 2006.
  • 4 Ефанов В.И. Введение в специальность. Физика и техника оптической связи: Учебное пособие. – Томск: Томский межвузовский центр ди-станционного образования, 2006. – 166 с.
Қосымша әдебиеттер
  • 5 Забродин Ю. С. Промышленная электроника. – М.: Высш. шк., 1982. – С. 176 – 181.
  • 6 Миловзоров В.П. Элементы информационных систем: Учеб. для вузов по спец. "Автоматизированные системы обр. информ. и упр.". – М.: Высш. шк., 1989. С. 136 – 147; 317 – 322.
  • 7 Фрике К. Вводный курс цифровой электроники: Пер. с нем. – Москва.: Издательство «Техносфера», 2003. – 432 с. (С. 19 – 32; 65 – 78).
  • 8 Ткалич В.Л., Макеева А.А., Оборина Е.Е. Физические основы наноэлектроники: Учебное пособие. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. – 83 с.
  • 9 Голографические запоминающие устройства. – https://yandex.kz/images/search?text=голографические%20 запоминающие%20 устройства&stype=image&lr=10306&noreask=1&source=wiz.
  • 10 Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 5-е изд. (+CD). – СПб.: Питер, 2007. – 844 с.