Архитектура компьютерных систем

内容描述: Формирование и закрепление общекультурных и профессиональных компетенций в области построения, организации и методов исследования вычислительных систем и сетей разного назначения. Освоение архитектурной специфики компьютера на некотором общем уровне с учётом описания пользовательских возможностей, программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти, информационных связей и взаимного соединения основных функциональных узлов.

贷款数: 5

Пререквизиты:

• Физика
• Физические основы цифровой техники

*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:

零件: Компонент по выбору

循环次数: Базовые дисциплины

Цель

• Цель преподавания дисциплины «Архитектура компьютерных си-стем» согласуется с целями образовательной программы в части подготовки специалистов, которые обладают способностями управления аппаратно-программными комплексами и системами для обеспечения проектно-конструкторской и проектно-технологической деятельности и накопили начальный опыт для разработки компонентов компьютерных систем.

Задача

• 1 Освоить базовые принципы построения, логического проектирования, компоновки и функционирования компьютеров.
• 2 Приобрести навыки комплексирования компьютеров с целью создания систем обработки данных, кластерных структур и компьютерных сетей.
• 3 Освоить профессиональный подхода в области эксплуатации аппаратных средств компьютерных систем и сетей.

Результат обучения: знание и понимание

• Знание. 1 Сформулировать основные принципы построения, методы логического проектирования, номенклатуру элементной базы и функциональных узлов дискретных устройств и систем; организации системы памяти вычислительных систем и комплексов.
• Знание. 2 Выделить архитектуры современных процессоров компьютеров и вычисли-тельных систем, пояснить организацию ввода-вывода информации в компьютерах и системах, а также принципы структурной организации компьютерных си-стем и комплексов.
• Понимание. Объяснить тенденции совершенствования, проектирования и расширения сферы применения компьютерной техники, вычислительных систем, комплексов и сетей.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• 1 Применять методы конфигурирования, правила проектирования элементов математического, информационного и программного обеспечения аппаратно-программных комплексов и сетей.
• 2 Решать задачи размещения компьютерного оборудование, оснащения автоматизированных рабочих мест пользователей вычислительных систем и сетей.
• 3 Применять оценки производственных и непроизводственных затрат функционирования вычислительных систем и сетей.

Результат обучения: формирование суждений

• в сфере инновационного менеджмента и стратегического планирования.

Результат обучения: коммуникативные способности

• 1 Планировать работу в группе по обслуживанию и администрированию корпоративной компьютерной сети, телекоммуникационной системы.
• 2 Развить коммуникационные способности по организации процесса обучения навыкам сетевых пользователей сотрудников предприятия и организации.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• 1 Практически применять основные процедуры логического проектирования эле-ментов и узлов дискретных устройств.
• 2 Интерпретировать функциональные и технические характеристики основных узлов и конструктивных компонентов компьютеров и систем на их основе.
• 3 Анализировать содержание информационных материалов по вопросам практического применения вычислительных систем.

*TeachingMethods(zh-CN)*

Информационно-коммуникационные технологии: 1) конструирование занятия с использованием активных и интерактивных методов: – формулировка цели; – составление алгоритмов действий, необходимых для достижения цели; – методическое обеспечение занятия; – анализ итогов путём сравнения поставленной цели с достигнутыми результатами;

2) интерактивное обучение в ходе фронтальной работы: активное воспроизведение ранее полученных теоретических знаний в новых условиях; применение обратной связи;

3) проблемное обучение;

4) инновационные методы обучения: имитационные (игровые и тренинги); неимитационные (дискуссии, поисковые практические работы, самостоятельная работа).

Темы лекционных занятий

• 1 Предмет и задачи дисциплины. Классификация компьютеров, их основные характеристики, производительность и эффективность.
• 2 Понятия комбинационного устройства и конечного автомата. Принципы построения компьютеров и систем.
• 3 Основы теории логического проектирования цифровых устройств. Основные положения алгебры логики. Минимизация логических функций. Виды входного и выходного интерфейсов цифровых устройств. Логические элементы.
• 4 Элементы и функциональные узлы компьютеров. Триггеры, счётчики и делители частоты на их основе.
• 5 Элементы и функциональные узлы компьютеров. Дешифраторы и шифраторы, мультиплексоры и распределители.
• 6 Элементы и функциональные узлы компьютеров. Регистры, сумматоры. Автоматические генераторы непрерывной последовательности прямоугольных импульсов.
• 7 Арифметические основы вычислительной техники. Позиционные системы счисления. Арифметические операции с кодами чисел. Формы представления чисел в ЭВМ. Прямой, обратный и дополнительный коды чисел. Арифметические операции с применением дополнительных кодов.
• 8 Процессоры компьютеров. Определение и основные характеристики процессоров. Развитие моделей процессоров. Функциональная и структурная организация процессора.
• 9 Процессоры компьютеров. Основные принципы и режимы работы современных процессоров. Системы команд процессора. RISC и CISC архитектуры.
• 10 Процессоры компьютеров. Формат команды. Типы команд. Стадии выполнения команд.
• 11 Характеристика материнских плат. Определение, основные компоненты материнской платы. Понятие чипсета. Типы чипсета и параметры. Шины и магистрали.
• 12 Запоминающие устройства средств вычисли-тельной техники. Определение, классификация, основные характеристики. Адресная, ассоциативная и стековая организация памяти. Типы запоминающих устройств. Принцип кэширования памяти. Внешняя память компьютеров.
• 13 Ввод-вывод информации. Базовая система ввода-вывода. Принципы и способы организации обмена и передачи данных. Параметры интерфейсов. Порты ввода вывода. Прямой доступ к памяти. Организация прерываний.
• 14 Системы обработки данных. Обоснование необходимости создания систем обработки данных. Параллелизм вычислений – основные подходы и способы организации. Конвейерная обработка в компьютерах. Классификация систем параллельной обработки данных.
• 15 Системы обработки данных. Многомашинные вычислительные системы обработки данных. Кластерные структуры и их особенности. Мультипроцессорные вычислительные системы. Одноуровневые и многоуровневые, одно-родные и неоднородные многопроцессорные вычислительные системы (МПВС). Принципы разделения и распределения памяти в МПВС. Организация вычислительного процесса в многопроцессорных вычислительных системах.

Основная литература

• 1 Парамзин А.П. Архитектура компьютерных систем: Теоретический курс дисциплины образовательной программы 6В06101 «Информационные системы». 4-е изд., перераб. и доп. – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2020.–163 с.
• 2 Парамзин А.П. Архитектура компьютерных систем: Методические указания и индивидуальные задания к лабораторным работам дисциплины образовательной программы 6В06101 «Информационные системы». – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2020. – 136 с.
• 3 Максимов Н. В., Партыка Т. Л., Попов И. И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 512 с.: ил.
• 4 Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия. – 3-е издание. – СПб.: Издательство «Питер», 2006.
• 5 Миловзоров В. П. Элементы информационных систем: Учеб. для вузов по спец. "Автоматизированные системы обработки информации управления". – М.: Высш. шк., 1989. – 440 с.: ил.
• 6 Андреева Е., Фалина И.М. Системы счисления и компьютерная арифметика. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 1999.

Дополнительная литература

• 7 Забродин Ю. С. Промышленная электроника.- М.: Высшая шк., 1982. - С. 239-256.
• 8 Таненбаум Э. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 5-е изд. (+CD). – СПб.: Питер, 2007. – 844 с.
• 9 Смирнов А.Д. Архитектура вычислительных систем: Учеб. пособие для вузов. – М.: Наука, 1990.
• 10 Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для вузов. – СПб.: Питер.
• 11 Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб. пособие для вузов. – 3 – е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1991.