Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский государственный педагогический университет»

Факультет информатики

Кафедра информатики, вычислительной техники

и методики обучения информатике

УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по учебной работе УрГПУ

­______________________

«____» ____________________ г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Архитектура компьютера»

для специальности «050202.65 – Информатика»

по циклу ДПП. Ф.13 – Дисциплины предметной подготовки

(федеральный компонент)

Заочная форма обучения

Курс – 2

Семестр – 3

Объём в часах всего – 144

в т. ч.: лекции – 14

практические занятия – 0

лабораторные занятия – 4

самостоятельная работа – 126

Зачет - 3 семестр

Екатеринбург – 2010
Рабочая учебная программа по дисциплине «Архитектура компьютера»

Уральский государственный педагогический университет.

Екатеринбург, 2010. – 9 с.

Составитель:

Кандидат технических наук, доцент кафедры информатики, вычислительной техники и методики обучения информатике УрГПУ

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры информатики, вычислительной техники и методики обучения информатике

Протокол № 2 от 01.01.2001 г.

Зав. кафедрой ___________ .

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Основной целью курса является знакомство с основными понятиями архитектуры современного персонального компьютера (ПК), изучение языка низкого уровня - ассемблера и методов программирования на нём, знакомство с устройством важнейших компонентов аппаратных средств ПК, механизмами пересылки и управления информацией, основными правилами логического проектирования.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Изучение дисциплины "Архитектура компьютера" является одной из важных составляющих профессиональной подготовки учителя информатики. Бурное развитие информа­ционных технологий и их основной технической базы - компьютеров, приводит к все большему насыщению ими практически всех сфер деятельности человека. В этих условиях для учителя информатики необходимо знание основ аппаратной части компьютера, его основных технических характеристик и функциональных возможностей. Это важно не только для преподавания информатики в школе. Такое знание дает возможность более осознанно осуществлять выбор, организовывать обслуживание, модернизацию персональных компьютеров кабинета информатики, планировать развитие школьного компьютерного центра и т. п.

Степень рассмотрения каждого раздела курса и их порядок зависят от имею­щейся в распоряжении ВУЗа средств вычислительной техники, однако, в процессе обучения, различные аспекты, присутствующие в данном курсе, должны скорее чередоваться, чем рассматриваться в строгой последовательности изучения. Особое внимание необходимо уделить изучению и использованию языка ассемблера (макроассемблера) или их модели на всех этапах обучения.

После изучения дисциплины студент должен знать:

-  классификацию компьютеров по различным признакам, характеристики и особен­ности различных классов ЭВМ, тенденции развития вычислительных систем;

-  структурную и функциональную схему персонального компьютера, назначение, виды и характе­ристики центральных и внешних устройств ПЭВМ;

-  формы представления информации в ЭВМ;

-  принципы фон Неймана и классическую архитектуру современного компьютера, структуру микропроцессора, понятие о языке ассемблера (макроассемблера) и основных методах программирования с его использованием.

Излагаемый на лекциях теоретический материал закрепляется и отрабатывается в ходе выполнения курса лабораторных работ.

Для осуществления контроля уровня усвоения теоретической и практической части курса целесообразно использовать дифференцированный зачет (с оценкой) в конце каждого семестра, который проводится методом тестирования с использованием электронной системы MAGISTR.

2. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

2.1. Учебно-тематический план заочной формы обучения

№

п/п

Наименование темы, раздела

Всего трудоёмкость

Аудиторные часы

Самостоя
тельная работа

Все

го

Лек

ции

Практические

Лабо

раторные

1.

История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ и их классификация.

8

2

2

-

-

6

2.

Центральные и внешние устройства ЭВМ, их характеристики. Канальная и шинная системотехника.

8

2

2

-

-

6

3.

Микропроцессор и память компьютера.

Система прерываний, регистры и модель доступа к памяти.

20

2

2

-

18

4.

Защищенный режим работы процессора как средство реализации многозадачности.

8

2

2

-

-

6

5.

Принципы управления внешними устройствами персонального компьютера. Базовая система ввода/вывода.

8

2

2

-

-

6

6

Ассемблер как машинно-ориентированный язык программирования

64

4

2

-

2

60

7.

Понятие о макропрограммировании. Современные тенденции развития архитектуры ЭВМ.

28

4

2

-

2

24

ИТОГО:

144

18

14

-

4

126

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ТЕМА 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНИКИ, ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ.

История развития вычислительной техники. Классификация компьютеров. Информационно-логические основы построения ЭВМ. Принципы фон Неймана и классическая архитектура компьютера.

ТЕМА 2. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ И ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ. КАНАЛЬНАЯ И ШИННАЯ СИСТЕМОТЕХНИКА.

Функциональная схема персонального компьютера. Процессор. Регистры. Оперативная память (RAM) и её конструктивные элементы. Постоянная память (ROM). Механизмы адресации. Арифметико-логическое устройство. Программно доступные регистры: аккумулятор, счетчик команд, указатель стека, индексный регистр, регистр флагов. Система и механизм прерываний микропроцессора. Материнская плата..Канальная и шинная системотехника.

ТЕМА 3. МИКРОПРОЦЕССОР И ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА.

Система прерываний, регистры и модель доступа к памяти. Система команд. Команды и данные. Форматы данных. Мнемоническое кодирование. Прерывания базовой системы ввода-вывода (BIOS) и операционной системы (ОС).

ТЕМА 5.ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА. БАЗОВАЯ СИСТЕМА ВВОДА/ВЫВОДА.

Параллельный и последовательный интерфейсы. Внешние запоминающие устройства. Устройства ввода и вывода инфор­мации: видео­карты и мониторы; принтеры; манипуляторы; накопители на гибких и жестких магнитных дисках; оптические диски; сканирующие устройства. Контроллеры внешних устройств. Драйверы устройств. Техническое обслуживание компьютера.

ТЕМА 6. АССЕМБЛЕР КАК МАШИННО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Ассемблирование и дизассемблирование. Отладка и трассировка программ.

ТЕМА 7. ПОНЯТИЕ О МАКРОПРОГРАММИРОВАНИИ. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АРХИТЕКТУРЫ ЭВМ

Понятие о макроподстановке. Макрокоманда. Параметры макрокоманды. Библиотека макрокоманд. Макроассемблер. Реализация управляющих конструкций (if-then-else, while-do и т. д.) языков высокого уровня средствами макропрограммирования.

Тематика лабораторных работ

1.  Кодирование и хранение символьной информации - символов и строк. Кодировка символов ASCII.

2.  Кодирование и хранение целых неотрицательных чисел. Двоичная, восьмеричная и 16-тиричная системы счисления. Перевод чисел из двоичной системы счисления в восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления и обратно.

3.  Кодирование и хранение целых чисел со знаком, прямой, обратный и дополнительный коды числа. Сложение и вычитание целых чисел со знаком в дополнительном коде. Двоично-десятичная системы счисления. Алгоритмы перевода чисел из десятичной в двоичную и двоично-десятичную системы счисления и обратно.

4.  Мнемоническое кодирование на языке ассемблера линейных, разветвляющихся и циклических алгоритмов.

5.  Модульное программирование на языке ассемблера. Реализация алгоритмов работы со структурами данных: стеки, списки.

6.  Макрокоманды и макропрограммирование. Реализация макросов, реализующих конструкции языков высокого уровня.

7.  Объектно-ориентированное программирование. Использование языка ассемблера для подключения API-функций операционной системы.

8.  Программирование интерфейсов и функций ввода-вывода.

4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Темы, вынесенные для самостоятельного изучения

1.  Архитектура RISC-процессора.

2.  TRS-программа.

3.  Программирование видеоадаптеров.

4.  Работа с окнами диалога Windows на Ассемблере.

5.  Программирование функций работы с манипулятором «мышь».

Перечень вопросов к зачету

1.  Поколения ЭВМ.

2.  Информационно-логические основы построения ЭВМ.

3.  Принципы фон Неймана.

4.  Канальная и шинная системотехника.

5.  Функциональная схема персонального компьютера.

6.  Команды работы с регистрами.

7.  Описание определения данных в Ассемблере.

Параметры макрокоманды. Макробиблиотека.

8.  Устройства ввода и вывода инфор­мации.

Тематика рефератов и курсовых работ

Разработка и реализация на Ассемблере алгоритмов:

-  перекодировки текстов из CP-1251(СЗ-866) в KOI-8r и обратно;

-  проверки пароля и кодирования информации;

-  работы с POP-UP меню.

5. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Студент, изучивший дисциплину, должен знать практическую реализацию основных задач курса, перечисленных во Введении.

Студент, изучивший дисциплину, должен уметь использовать полученные знания, как при изучении смежных дисциплин, так и в профессиональной деятельности, в частности при обучении информатике старшеклассников средней школы.

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. Рекомендуемая литература

Основная

1. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум; пер. с англ. Ю. Гороховского.-СПб.:Питер,2007.-844 с.(4 экз.)

2.  Емельянов, Д. А.. Основы информатики и вычислительной техники: Вводный курс:Учеб. пособие для вузов/, ; Урал. гос. пед. ун-т.-Екатеринбург:Б. и.,2003.-224с. (17 экз.).

3.  Емельянов, информатики и вычислительной техники: Вводный курс :учеб. пособие для вузов/, ; Урал. гос. пед. ун-т.-Екатеринбург:[б. и.],2003.-224 с. (12 экз.).

4.  Емельянов, информатики и вычислительной техники: Вводный курс :учеб. пособие для вузов / , ; Урал. гос. пед. ун-т.-Екатеринбург:[б. и.],2003.-224 с. (1 экз.).

5.  Учебно-методический комплект по специальности 030100 Информатика/Моск. пед. гос. ун-т.-М.:Флинта:Наука,2002.-264с.(50 экз.).

Дополнительная

1. Программно-аппаратная организация IBM PC. М.: Радио и связь, 1992.

2. и др. Аппаратные средства PC. СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1998.

3. Архитектура современных ЭВМ: в 2-х кн.:Пер. с англ. - М.: Мир, 1985.

4.  Терминологический словарь по основам информатики и вычислительной техники / , , ; Под ред, , . - М.: Просвещение, 1991.

5.  Могилев А. В., , Хеннер : Учеб. пособие для студ. пед. вузов/ под. Ред. . - М.: ACADEMIA, 1999.

6.  Персональные ЭВМ PC и ХТ. Программирование на языке ассем­блера. М.: Радио и связь, 1991.

7.  Язык ассемблера для IBM PC и программирования. М.: Высш. шк., 1992.

8.  Смирнов вычислительных систем. М.: Наука, 1990.

6.2. Информационное обеспечение дисциплины

Специальное информационное обеспечение не требуется.

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ДИДАКТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

При изучении данной дисциплины рекомендуется использовать специализированный компьютерный класс, оснащенный:

1.Персональными компьютерами (модели: 386, 486, Pentium)

2. Макроассемблером (masm, турбо-ассемблер), Norton Utilites, Check It.

8. СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ ПРОГРАММЫ

ЕМЕЛЬЯНОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

кандидат технических наук

доцент

кафедра информатики, вычислительной техники и методики обучения информатике УрГПУ,

рабочий телефон

 

Рабочая учебная программа

по дисциплине «Архитектура компьютера»

для специальности «050202-Информатика»

по циклу ДПП. Ф.13

Подписано в печать __________. Формат 60 х 84/16

Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. _____

Уч.-изд. л. _______ Тираж _______ экз. Заказ _________

Издательство Уральского государственного педагогического университета.

Екатеринбург, пр. Космонавтов, 26.