Городко С.И. Вычислительные машины и комплексы - файл n2.doc
приобрестиГородко С.И. Вычислительные машины и комплексыскачать (975.6 kb.)
Доступные файлы (4):
n2.doc
Министерство образования Республики БеларусьУчреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»Институт информационных технологий«УТВЕРЖДАЮ» Зам. декана факультета КТ
_____________И.Ф. Мучак
«___» __________ 2005 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММАПо дисциплине «Вычислительные машины и системы»
Для специальности 53 01 07 «Информационные технологии
и управление в технических системах»
Факультет Компьютерных технологий
Кафедра Автоматического управления
Форма обучения заочная
Курс 4
Семестр 8
Лекций – 4 часа Зачет – 8 семестр
Лабораторных работ – 2 часа
Самостоятельная работа – 45 часов
Всего – 51 час
Контрольная работа – 8 семестр
Минск 2005
Рабочая программа составлена на основе типовой программы по курсу «Вычислительные машины и системы» для высших учебных заведений, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь. Регистрационный № ТД-53-006/тип.
Составитель: С.И. Городко, ассистент кафедры автоматического управления Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники».
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры автоматического управления, протокол № 15 от «23» мая 2005 г.
Зам. заведующего кафедрой ____________ А.В. Павлова
Одобрена советом (Методической комиссией) факультета компьютерных технологий (протокол № __ от «__»________ 2005 г).
Председатель ____________ А.Г. Якубенко
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1. Цель преподавания дисциплины Целью курса является изучение технического и программного обеспечения современных вычислительных машин и систем, так как разработка, внедрение и использование различного рода автоматических устройств на базе вычислительной техники невозможно без знания принципов построения, особенностей работы и технических возможностей вычислительных машин и систем.
1.2. Задачи изучения дисциплины В результате изучения данного курса студент должен:
знать:
арифметические и логические основы построения и работы ЭВМ;
схемотехнические основы построения основных узлов ЭВМ;
принципы построения и алгоритмы работы основных блоков современных ЭВМ (процессоров, запоминающих устройств, устройств ввода-вывода и др.);
принципы построения и особенности работы микропроцессорных систем;
основы программного обеспечения;
способы обеспечения контроля и диагностики неисправностей;
основные тенденции развития вычислительных машин на современном этапе;
уметь: - разрабатывать, внедрять и эксплуатировать автоматические и автоматизированные устройства и системы, использующие вычислительные машины;
- использовать современные вычислительные машины и системы для выполнения проектных работ и научно-технических расчетов.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Название тем лекционных и лабораторных занятий, объем в часах
№ п.п.
|
Наименование темы
|
Количество часов
|
Всего
|
ЛК
|
ЛР
|
СУРС
|
|
Введение
|
0,5
|
-
|
1,5
|
2
|
|
Арифметические и логические основы построения элементов и узлов ВМ и систем
|
1
|
-
|
2
|
3
|
|
Основы схемотехники операционных автоматов ЭВМ
|
-
|
-
|
5
|
5
|
|
Принципы построения и работы основных блоков ЭВМ. Запоминающие устройства (ЗУ)
|
0,5
|
-
|
2,5
|
3
|
|
Процессоры вычислительных систем
|
1
|
-
|
5
|
6
|
|
Устройства ввода и вывода (УВВ)
|
-
|
-
|
5
|
5
|
|
Интерфейсы вычислительных систем
|
-
|
-
|
5
|
5
|
|
Микропроцессорные системы
|
-
|
-
|
6
|
6
|
|
Программное обеспечение
|
1
|
2
|
4
|
7
|
|
Автоматический контроль и диагностика неисправностей
|
-
|
-
|
4
|
4
|
|
Краткая характеристика современных ВМ и тенденция их развития
|
-
|
-
|
5
|
5
|
Итого:
|
4
|
2
|
45
|
51
|
2.2. Содержание тем лекционных занятий 2.2.1. Введение Краткая история развития вычислительной техники. Значение вычислительной техники, ее роль в научно-техническом прогрессе.
Классификация вычислительных устройств. Аналоговые, цифровые и комбинированные вычислительные машины (ВМ).
Принцип действия и структура вычислительных машин и систем. Особенности цифровых вычислений. Понятие алгоритма. Принцип программного управления. Классификация и современные структурные схемы построения ЦВМ. Вычислительные системы (ВС) и их архитектура. Поколения ЭВМ.
2.2.2. Арифметические и логические основы построения элементов и узлов ВМ и систем Системы счисления. Позиционные и непозиционные системы счисления. Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую. Выбор системы счисления для ЦВМ. Особенности выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления. Прямой, обратный и дополнительный коды. Способы представления чисел в ЦВМ. Особенности выполнения операций в системах представления с фиксированной и плавающей запятой. Модифицированный код. Кодирование десятичных чисел и алфавитно-цифровой информации.
Физические формы представления информации в ВМ и системах. Комбинационные схемы и конечные автоматы. Элементы теории переключательных функций, булева алгебра. Способы реализации переключательных (логических) функций. Элементарные автоматы.
Методы структурного синтеза комбинационных схем и конечных автоматов.
2.2.3. Основы схемотехники операционных автоматов ЭВМ Системы логических элементов. Системы элементов на дискретных
и интегральных компонентах. Большие интегральные схемы (БИС). Регистры: назначение, принципы построения. Дешифраторы: назначение, типы дешифраторов и особенности их работы. Счетчики: способы их построения, реверсивные счетчики. Мультиплексоры, демультиплексоры. Двоичные и десятичные сумматоры. Схемы сравнения.
2.2.4. Принципы построения и работы основных блоков ЭВМ. Запоминающие устройства (ЗУ) Назначение и классификация ЗУ. Оперативные и внешние ЗУ. Основные характеристики ЗУ. Иерархическая структура памяти ВМ и систем.
Оперативные ЗУ (ОЗУ). Типы ОЗУ. Система организации ОЗУ. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). Способы повышения надежности работы ЗУ.
Ассоциативные ЗУ (АЗУ). Способы выборки информации в АЗУ.
Внешние ЗУ (ВЗУ). ЗУ на магнитной ленте (НМЛ); методы записи информации на магнитную поверхность. ЗУ на магнитном барабане (НМБ) и на магнитных дисках (НМД).
2.2.5. Процессоры вычислительных систем Назначение и состав процессора, основные этапы выполнения программ в процессоре, адреса и структура команд. Задачи управления. Виды устройств управления (УУ). Управляющие автоматы с «жесткой логикой». Микропрограммное управление. Индексация, индексные регистры. Арифметические устройства (АУ). Классификация АУ. Последовательные АУ. Параллельные АУ. Параллельные АУ комбинационного и накапливающего типа. Анализ быстродействия АУ. Методы выполнения умножения. Способы повышения быстродействия АУ при выполнении умножения. Выполнение операции деления. Методы ускорения деления. Выполнение арифметических операций над десятичными числами.
2.2.6. Устройства ввода и вывода (УВВ) Принципы построения и классификация УВВ ЭВМ. Перфолентные, перфокартные и оптические устройства ввода. Использование магнитных носителей информации в устройствах ввода. Читающие устройства. Устройства вывода: назначение и принципы построения. Использование электронных пультов для коррекции информации.
Каналы ввода-вывода. Понятие об унифицированных каналах ввода и вывода. Мультиплексные и селекторные каналы.
2.2.7. Интерфейсы вычислительных систем Основные понятия и определения, типы интерфейсов. Методы передачи информации между устройствами ВС, организация системы шин интерфейсов. Внутрисистемные интерфейсы. Интерфейсы ввода-вывода информации.
2.2.8. Микропроцессорные системы Микропроцессоры, принципы построения и особенности организации, типы микропроцессоров. Микропроцессорные наборы. Организация микро-ЭВМ; основные характеристики и области применения микроЭВМ.
2.2.9. Программное обеспечение Назначение и виды программного обеспечения, классификация. Общее и специальное программное обеспечение. Языки программирования. Состав и структура системы подготовки программ. Прохождение программы через вычислительную систему.
Операционная система, назначение и состав. Общая схема функционирования. Супервизор задач и супервизор ввода-вывода. Управление заданиями. Обслуживающие программы. Пакеты прикладных программ.
2.2.10. Автоматический контроль и диагностика неисправностей Основные характеристики надежности ЭВМ. Способы обеспечения надежности работы ЭВМ. Автоматический контроль ВМ и ВС; виды систем контроля. Контроль арифметических и логических операций, контроль передачи информации внутри ЦВМ. Системы диагностики неисправностей, назначение и классификация; эффективность систем контроля и диагностики.
2.2.11. Краткая характеристика современных ВМ и тенденция их развития Назначение и принципы построения вычислительных сетей. Обобщенная структура и основные характеристики ВС. Классификация ВС. ВС с конвейерной обработкой информации. Принципы построения и организация управления конвейерных ВС. Конвейер команд. Матричные ВС. Назначение, обобщенная структура процессорной матрицы и ее функционирование, принципы построения коммутаторов процессорной матрицы, примеры матричных ВС. Матричные и систолические процессоры.
2.3. Содержание лабораторного занятия 2.3.1. Программирование целочисленных арифметических операций Двоичные числа: сложение двоичных чисел, вычитание двоичных чисел, умножение двоичных чисел, деление двоичных чисел.
Двоично-десятичные числа (BCD-числа). Неупакованные BCD-числа. Упакованные BCD-числа.
Генерация последовательности случайных чисел. Конгруэнтный метод генерации последовательности случайных чисел. Аддитивный генератор случайных чисел. Программа генерации высоко случайных двоичных наборов.
3. Учебно-методические материалы по дисциплине
3.1. Основная и дополнительная литература ОСНОВНАЯ:
Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – СПб.: Питер, 2003.
Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – СПб.: Питер, 2002.
Преснухин Л.Н., Нестеров П.В. Цифровые вычислительные машины. - М.:Высш. шк., 1981.
Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные
системы. - М.: Радио и связь, 1981.
Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М.:
Энергия, 1991.
Микропроцессоры: В 3 кн. /Под ред. Л.М.Преснухина. - Мн.: Выш. шк.,1987.
Савельев А.Я. Арифметические и логические основы цифровых автоматов. - М.: Высш. шк., 1980.
Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных
устройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1987.
Папернов А.А. Логические основы цифровой вычислительной техники. - М.: Энергия, 1972.
Майоров С.А., Новиков Г.И. Принципы организации цифровых машин. - Л.: Машиностроение, 1974.
Путков В.Н., Обросов И.И., Бекетов С.В. Электронные вычислительные устройства. - Мн.: Выш. шк., 1981.
Ларионов А.М., Майоров С.В., Новиков Г.И. Вычислительные комплексы, системы и сети: Учебник. - Л.: Энергоатомиздат, 1987.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ: 13. Юров В. Assembler. Учебник. – СПб.: Питер, 2001.
14. Юров В. Assembler. Практикум. – СПб.: Питер, 2001.
15. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. - М.: Радио и связь, 1982.
16. Мик Дж., Брик Дж. Проектирование микропроцессорных устройств с разрядно-модульной организацией. Кн.1, 2. - М.: Мир, 1984.
17. Хоровиц П., Хил У. Искусство схемотехники. Т.1,2. - М.: Мир, 1983.
18. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982.
19. Алексенко А.Г., Галицын А.А., Иванников А.Д. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах. Программирование, типовые решения, методы отладки. - М.: Радио и связь, 1984.
20. Коффрон Дж. Технические средства микропроцессорных систем: Практ.курс : Пер. с англ. - М.: Мир, 1983.
21. Гилмор Ч. Введение в микропроцессорную технику: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984.
22. Хвощ С.Т., Варлинский Н.Н., Попов Е.А. Микропроцессоры и ЭВМ в системах автоматического управления: Справочник /Под общ. ред. С.Т. Хвоща. - Л.: Машиностроение, 1987.
23. Майоров С.А., Кириллов В.В., Приблуда А.А. Введение в микроЭВМ. - Л.: Машиностроение, 1988.
24. Уокерли Дж. Архитектура и программирование микроЭВМ: В 2 кн.: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984.
25. Девис Д., Барбер Д., Прайс У., Соломонидзе С. Вычислительные сети и сетевые протоколы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982.
26. Шпаковский Г.И. Архитектура параллельных ЭВМ: Учеб. пособие для вузов. - Мн.: Изд-во «Университетское», 1989.
27. Фрид Дж. Построение вычислительных систем на базе перспективных микропроцессоров: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990.
3.3. Учебно-методическая карта дисциплины
Номер темы по п.2.1
|
Название вопросов, которые изучаются на лекциях
|
Практические (семинарские) занятия по п. 2.3
|
Лабораторные занятия (номера) по п. 2.4
|
Литература (номера) по п. 3.1 указываются главы, разделы, параграфы, страницы
|
Наглядные методические пособия (номера) по п.3.2
|
Самостоятельная работа студентов (часы)
|
Форма контроля знаний студентов
|
|
|
|
|
[1], р 1, 2
|
|
|
ЭТ, КР
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Министерство образования Республики Беларусь