Рабочая программа дисциплины «Организация ЭВМ и систем» (стр. 2 )

2.3 Самостоятельная работа студентов

На самостоятельную работу студентов отводится 72 часа. На составление отчетов по лабораторным работам и подготовку к их защите отводится 20 часов.

Учебным планом для студентов специальности 230104.65 – «Системы автоматизированного проектирования» предусмотрено выполнение курсовой работы.

Курсовая работа

Целью курсовой работы является:

– закрепление, углубление и обобщение знаний полученных студентами за время обучения, и применение этих знаний к системному решению конкретной инженерной задачи, связанной с проектированием средств вычислительной техники;

– развитие навыков работы со специальной литературой и навыков инженерного проектирования;

– формирование навыков разработки и оформления текстовой и графической технической документации;

– развитие навыков устных сообщений по содержанию работы.

Тематика и содержание курсовой работы

Практическое задание на курсовую работу посвящено изучению и разработке арифметико-логического устройства (АЛУ). При этом предусматривается закрепление знаний не только по определенным разделам дисциплины «Организация ЭВМ и систем», но и применение знаний по арифметическим и логическим основам ЭВМ, полученных студентами на I курсе в ходе изучения дисциплин «Информатика» и «Дискретная математика».

В ходе выполнения практического задания студент должен по своему варианту разработать АЛУ, выполняющее одну арифметическую (в одном из кодов представления чисел в ЭВМ) и одну поразрядную бинарную логическую операцию. Также АЛУ должно формировать флаги (признаки результатов, выполняемых операций). Каждый вариант предполагает формирование двух различных флагов.

Кроме того, в состав курсовой работы входит раздел, связанный с научно-исследовательской работой по тематике одного из разделов теоретического курса дисциплины.

Процесс выполнения практического задания слагается из нескольких этапов:

1.  Разработка алгоритмов выполняемых операций.

2.  Разработка структуры операционного автомата (ОА) - определение состава элементов и связей между ними.

3.  Определение списка микроопераций и логических условий.

4.  Разработка микропрограммы выполнения заданных операций на выбранной структуре ОА.

На выполнение курсовой работы и подготовку к ее защите отводится 32 часа самостоятельной работы студента.

На самостоятельное изучение литературы по дисциплине – 12 часов; на подготовку к экзамену – 8 часов.

Всего часов по различным видам самостоятельной работы – 72 часа.

2.4 Текущий контроль знаний

Цели контроля:

– активизация работы студентов на аудиторных занятиях;

– повышение уровня усвоения теоретического материала и приобретение навыков решения практических задач;

– обеспечение своевременного выполнения графика самостоятельной работы;

– создание обратной связи студента с преподавателем.

Основные формы контроля:

– выборочный опрос студентов на лекции по материалу предыдущих лекций;

– проверка конспекта лекции;

– проведение тестирования по окончании изучения каждого из разделов теоретического курса с обязательным включением вопросов по темам, вынесенным на самостоятельное изучение;

– текущая проверка результатов выполнения лабораторной работы (совместное тестирование программы / совместный первичный анализ результатов моделирования);

– индивидуальная защита отчетов по лабораторным работам с проставлением рейтинговой оценки;

– индивидуальная защита курсовой работы;

– проведение экзамена.

2.5 Вопросы к экзамену

1.  Архитектура и структура вычислительной машины. Уровни детализации ВМ

2.  Фон-неймановская модель ЭВМ. Основные принципы построения ЭВМ.

3.  Типы структур ВМ и ВС.

4.  Классификация и основные характеристики ЭВМ.

5.  Области применения ЭВМ различных классов.

6.  Архитектура системы команд. Классификация АСК. Хронология развития АСК. Классификация АСК по составу и сложности команд.

7.  Архитектура системы команд. Классификация АСК. Хронология развития АСК. Классификация АСК по способу хранения операндов.

8.  Типы и форматы операндов (логические данные и строки).

9.  Типы и форматы операндов (числовые данные и символьная информация).

10.  Функциональная организация фон-неймановской ВМ (устройство управления, память).

11.  Функциональная организация фон-неймановской ВМ (арифметико-логическое устройство, модуль ввода/вывода).

12.  Система команд ВМ. Аспекты, характеризующие систему команд ЭВМ.

13.  Способы адресации операндов в ВМ.

14.  Система операций ВМ.

15.  Цикл команды. Стандартный цикл команды.

16.  Цикл команды. Машинный цикл с косвенной адресацией. Машинный цикл с прерыванием.

17.  Шины. Транзакции. Типы шин.

18.  Режимы работы шины.

19.  Иерархия шин.

20.  Шина адреса, шина данных и шина управления.

21.  Схемы приоритетов при арбитраже шин. Децентрализованный арбитраж.

22.  Централизованный параллельный арбитраж шин.

23.  Централизованный последовательный арбитраж шин. Децентрализованный арбитраж.

24.  Память. Характеристики памяти.

25.  Иерархическая память. Принцип локальности по обращению.

26.  Основная память.

27.  Синхронные и асинхронные ЗУ. Статические и динамические ОЗУ.

28.  ПЗУ.

29.  Кэш-память. Структура системы с основной и кэш-памятью. Характеристики кэш-памяти.

30.  Способы отображения основной памяти на кэш-память.

31.  Алгоритмы замещения информации в заполненной кэш-памяти.

32.  Алгоритмы согласования содержимого основной памяти и кэш-памяти.

33.  Виртуальная память. Страничная организация виртуальной памяти.

34.  Виртуальная память. Сегментная организация виртуальной памяти.

35.  Внешние запоминающие устройства.

36.  Понятие системы ввода/вывода ВМ. Адресное пространство системы ввода/вывода.

37.  Модули ввода/вывода. Методы управления вводом/выводом. Каналы и процессоры ввода/вывода.

38.  Подсистема прерываний ВМ. Аппаратное обеспечение для поддержки прерываний. запрет и разрешение прерываний.

39.  Подсистема прерываний ВМ. Обслуживание нескольких устройств. Управление запросами устройств. Исключения.

40.  Конвейеризация вычислений. Суперскалярные процессоры.

41.  Уровни параллелизма вычислений. Классификация параллельных вычислительных систем.

42.  Архитектура мультипроцессорных систем общего назначения.

43.  Коммуникационные сети.

44.  Организация памяти в мультипроцессорных системах.

3 Примерный календарный план дисциплины

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Институт/факультет	Естественнонаучный
Направление подготовки/ специальность	230100 – «Информатика и вычислительная техника»/ 230104.65 – Системы автоматизированного проектирования
Курс	2	Группа(ы)	923

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

занятий по дисциплине __Организация ЭВМ и систем________________________

в _III_ семестре 20__/20__ учебного года

Число часов лекций	36
Число часов практических занятий	–
Число часов лабораторных занятий	36
Всего аудиторных занятий	72
Число часов самостоятельной работы	72
Форма отчетности	экзамен

Лектор _______________________________________________________________

Руководители групповых занятий__________________________________________

1. План лекций, практических и лабораторных занятий

Недели	Количество часов	Тема и структура лекций	Формы проведения. Использование ТСО, ЭВМ	Количество часов	Тема и содержание практических и лабораторных занятий	Формы проведения. Использование ТСО, ЭВМ	Контроль качества усвоения материала
1	2	3	4	5	6	7	8
1	2	Раздел 1 – Базовая архитектура ЭВМ Л1 – Концепция ВМ с хранимой в памяти программой.		2	ЛР 1 – Архитектура ЭВМ и системы команд	ЭВМ
2	2	Л2 – Классификация и основные характеристики ЭВМ.		2	ЛР 1 – Архитектура ЭВМ и системы команд	ЭВМ

Недели	Количество часов	Тема и структура лекций	Формы проведения. Использование ТСО, ЭВМ	Количество часов	Тема и содержание практических и лабораторных занятий	Формы проведения. Использование ТСО, ЭВМ	Контроль качества усвоения материала
1	2	3	4	5	6	7	8
3	2	Л3 – Архитектура системы команд.		2	ЛР 1 – Архитектура ЭВМ и системы команд	ЭВМ	Защита отчета
4	2	Л4 – Машинный уровень организации ЭВМ.		2	ЛР 2 – Исследование команд передачи управления	ЭВМ
5	2	Л5 – Функциональная схема фон-неймановской ВМ.		2	ЛР 2 – Исследование команд передачи управления	ЭВМ	Защита отчета
6	2	Л6 – Командный цикл процессора.		2	ЛР 3 – Исследование механизма косвенной адресации.	ЭВМ	Текущее тестирование
7	2	Раздел 2 – Организация шин и систем памяти Л7 – Организация шин.		2	ЛР 3 – Исследование механизма косвенной адресации.	ЭВМ	Защита отчета
8	2	Л8 – Режимы работы и методы повышения эффективности шин.	ТММ	2	ЛР 4 – Подпрограммы и стек	ЭВМ
9	2	Л9 – Система памяти ЭВМ и характеристики памяти.	ТММ	2	ЛР 4 – Подпрограммы и стек	ЭВМ	Защита отчета
10	2	Л10 – Основная память.		2	ЛР 5 – Командный цикл процессора	ЭВМ
11	2	Л11 – Кэш-память		2	ЛР 5 – Командный цикл процессора	ЭВМ	Защита отчета

Недели	Количество часов	Тема и структура лекций	Формы проведения. Использование ТСО, ЭВМ	Количество часов	Тема и содержание практических и лабораторных занятий	Формы проведения. Использование ТСО, ЭВМ	Контроль качества усвоения материала
1	2	3	4	5	6	7	8
12	2	Л12 – Виртуальная и внешняя память		2	ЛР 6 – Программирование внешних устройств	ЭВМ	Текущее тестирование
13	2	Раздел 3 – Системы ввода/вывода Л13 – Системы ввода/вывода		2	ЛР 6 – Программирование внешних устройств	ЭВМ	Защита отчета
14	2	Л14 – Системы ввода/вывода		2	ЛР 7 – Принципы работы кэш-памяти	ЭВМ
15	2	Л15 – Подсистема прерываний ВМ.		2	ЛР 7 – Принципы работы кэш-памяти	ЭВМ	Текущее тестирование, защита отчета
16	2	Раздел 4 – Архитектура вычислительных систем Л16 – Основные направления в архитектуре процессоров		2	ЛР 8 – Исследование эффективности кэш-памяти	ЭВМ
17	2	Л17 – Основные направления в архитектуре процессоров		2	ЛР 8 – Исследование эффективности кэш-памяти	ЭВМ
18	2	Л18 – Большие компьютерные системы		2	ЛР 8 – Исследование эффективности кэш-памяти	ЭВМ	Текущее тестирование, защита отчета

2. Выполнение плана самостоятельной работы