Рабочая программа дисциплины Вычислительные системы и телекоммуникации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Петрозаводский государственный университет

Математический факультет

Кафедра информатики и математического обеспечения

УТВЕРЖДАЮ

декан математического факультета

к. ф.-м. н., доцент

________________________

«_______» __________ 2012 г.

Рабочая программа дисциплины

Вычислительные системы и телекоммуникации

Направление подготовки – 080500, бизнес-информатика

Квалификация (степень) выпускника - бакалавр

Форма обучения - очная

Петрозаводск

2012 г.

Общие сведения о дисциплине

Название дисциплины – Вычислительные системы и телекоммуникации

Факультет, на котором преподается данная дисциплина - Математический

Направление подготовки – 080500, Бизнес-информатика

Квалификация (степень) выпускника - Бакалавр

Цикл дисциплин – Б.3 (Профессиональный цикл)

Часть цикла - базовая

Курс - 1

Семестры - 2

Всего зачетных единиц – 3

Всего часов – 108

Аудиторные занятия 36 часов (лекции 18 часов, практические занятия 18 часов)

Самостоятельная работа – 72 часов

Зачет во 2 семестре

Составитель рабочей программы – доцент, к. т.н.

1. Цели освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Вычислительные системы и телекоммуникации» является получение студентами фундаментальных знаний в области организации структуры и функционирования вычислительных машин, систем и сетей. Дисциплина содержит сведения, необходимые для научно-исследовательской и практической работы в области использования и развития вычислительной техники. Освещаются вопросы структуры и функционирования фон-неймановской машины, принципы организации процессора, шин, внутренней и внешней памяти, систем ввода/вывода, классификация и архитектура вычислительных систем, основы технологий сетей передачи данных, протоколы, основные показатели вычислительных машин и сетей.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Вычислительные системы и телекоммуникации» относится к базовой части профессионального цикла дисциплин (Б.3) и входит в необходимый минимум профессиональных знаний специалистов по бизнес-информатике. Знания, полученные в этом курсе, используются при изучении дисциплин «Архитектура корпоративных информационных систем», «Операционные среды, системы и оболочки», «Информационная безопасность» и др. Перед изучением дисциплины студенты должны владеть знаниями по информатике в рамках школьной программы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Вычислительные системы и телекоммуникации»

В процессе изучения данной дисциплины у студента должны формироваться следующие компетенции:

Общекультурные компетенции (OК):

ОК-12 - осознает сущность и значение информации в развитии современного общества; владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации;

ОК-13 - имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией, способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;

Профессиональные компетенции (ПК):

ПК-2 - проводить исследование и анализ рынка ИС и ИКТ;

ПК-3 - выбирать рациональные ИС и ИКТ-решения для управления бизнесом;

ПК-6 - осуществлять подготовку и ведение контрактной документации на разработку, приобретение или поставку ИС и ИКТ;

ПК-24 - консультировать заказчиков по рациональному выбору ИС и ИКТ управления бизнесом.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать: основные принципы организации вычислительных машин, систем и сетей; классификацию и состав средств вычислительной техники, принципы построения основных устройств ВМ и ВС; о тенденциях и перспективах развития вычислительных средств; о роли и месте полученных знаний в современной информатике. Уметь: решать задачи на вычисление основных показателей ВМ и ВС, на кодирование информации, маршрутизацию данных и др. Владеть: методами решения задач по построению и функционированию вычислительных машин, систем и сетей.

4. Структура и содержание дисциплины «Вычислительные системы и телекоммуникации»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц, 108 часов (36 аудиторных и 72 самостоятельная работа).

№ п/п	Раздел дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
Лек.	Прак.	Сам.
1.	Определение понятия «архитектура ЭВМ». Уровни детализации структуры ВМ. Эволюция средств автоматизации вычислений. Типы структур вычислительных машин и систем. Перспективы развития ВМ и ВС.	2	1	2	0	4	Зачет
2.	Основные показатели вычислительных машин и систем. Вычисление среднего и номинального быстродействия, производительности ВМ. Основные сетевые характеристики. Вычисление характеристик задержки пакетов.	2	2, 4	0	3	6	Зачет, проверка домашнего задания
3.	Функциональная организация фон-неймановской вычислительной машины. Устройство управления. Арифметико-логическое устройство. Цикл команды. Прерывания, типы прерываний	2	3	2	0	4	Зачет
4.	Технологии физического уровня: линии связи, способы передачи данных, вычисление задержки передачи данных. Вычисление пропускной способности по формуле Шеннона-Хартли. Виды модуляции сигналов. Методы кодирования данных. Построение схем кодирования данных.	2	4, 6	0	3	6	Зачет, проверка домашнего задания
5.	Организация шин. Типы шин. Системная шина. Иерархия шин. Механизмы арбитража.	2	5	2	0	4	Зачет
6.	Память. Иерархия запоминающих устройств. Основная память. Статические и динамические ОЗУ. Виды ПЗУ. Кэш-память. Внешняя память: магнитные диски, оптические диски, магнитные ленты	2	7	2	0	4	Зачет
7.	Защита и обсуждение рефератов по теме «Вычислительные машины».	2	8	0	2	4	Проверка рефератов
8.	Системы ввода/вывода. Адресное пространство ввода/вывода. Функции модулей ввода/вывода. Методы управления вводом/выводом. Обобщенная структура внешнего устройства. Внешние устройства ввода и вывода	2	9	1	0	2	Зачет
9.	Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы. Классификация вычислительных систем. Вычислительные системы класса SISD, MISD, SIMD и MIMD.	2	9	1	0	2	Зачет
10.	Защита и обсуждение рефератов по теме «Вычислительные системы».	2	10	0	2	4	Проверка рефератов
11.	Организация памяти вычислительных систем. Мультипроцессорная когерентность кэш-памяти. Симметричные мультипроцессорные системы. Кластерные системы. Системы с массовой параллельной обработкой.	2	11	2	0	4	Зачет
12	Защита и обсуждение рефератов по теме «Вычислительные сети».	2	12, 14	0	4	8	Проверка рефератов
13.	Классификация вычислительных сетей. Типовые топологии сетей. Основные показатели качества вычислительных сетей. Модель взаимодействия открытых систем OSI.	2	13	2	0	4	Зачет
14.	Обобщенная задача коммутации в сетях. Мультиплексирование данных. Коммутация каналов, сообщений и пакетов. Дейтаграммная передача данных. Виртуальный канал. Основные цели маршрутизации. Адресация узлов сети. Способы и методы маршрутизации. Решение задач на коммутацию в сетях и маршрутизацию.	2	15, 16	2	2	8	Зачет, проверка домашнего задания
15.	Основные типы и характеристики локальных сетей. Устройства межсетевого интерфейса: сетевая карта, повторитель, концентратор, мост, коммутатор, маршрутизатор, шлюз, брандмауэр и др.	2	17	2	0	4	Зачет
16.	Базовые технологии локальных сетей. Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Технологии Token Ring и FDDI.	2	18	0	1	2	Зачет
17.	Принципы организации глобальных сетей. Система адресации в Интернете. Протокол TCP/IP. Протоколы прикладного уровня: HTTP, Telnet, FTP, SMTP, HTTP и др. Стек протоколов	2	18	0	1	2	Зачет
	Всего:			18	18	72

5. Образовательные технологии

По дисциплине «Вычислительные системы и телекоммуникации» проводятся лекции, практические занятия, зачет. Студенты должны подготовить реферат по выбранной теме (список тем приведен ниже) и выступить с докладом по этой теме (время выступления 20-25 минут). При сборе и изучении материала используется учебная и дополнительная литература, а также ресурсы сети Интернет. Также в течение семестра на практических занятиях студенты решают задачи, указанные преподавателем, и выполняют домашние задания. В учебном процессе используются технологии бально-рейтинговой оценки достижений студентов, технологии тестирования знаний студентов. Зачет выставляется после подготовки и защиты реферата, выполнения самостоятельной работы и проверки теоретических знаний.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Зачет по дисциплине «Вычислительные системы и телекоммуникации» оценивается по системе: зачет/незачет. На практических занятиях контроль осуществляется при ответе у доски, при проверке домашних заданий и защите реферата.

Вопросы зачету:

1. Понятие «архитектура ЭВМ». Эволюция средств автоматизации вычислений.

2. Основные типы ВМ и ВС. Перспективы развития.

3. Функциональная организация фон-неймановской ВМ.

4. Машинный цикл с прерыванием. Типы прерываний.

5. Иерархия запоминающих устройств. Основная память.

6. Кэш-память, внешняя память.

7. Организация шин.

8. Системы ввода/вывода.

9. Основные показатели вычислительных машин и систем.

10. Классификация и архитектура вычислительных систем.

11. Организация памяти вычислительных систем.

12. Вычислительные системы класса MIMD.

13. Основные принципы построения вычислительных сетей.

14. Модель взаимодействия открытых систем OSI.

15. Линии связи, кодирование данных

16. Коммутация в сетях.

17. Маршрутизация.

18. Виды локальных сетей.

19. Устройства межсетевого интерфейса.

20. Базовые технологии локальных сетей.

21. Технологии глобальных сетей.

Темы рефератов:

1.  Операционные устройства вычислительных машин.

2.  Язык ассемблер.

3.  Внешние устройства ПК: принтеры, сканеры и цифровые камеры.

4.  Портативные компьютеры.

5.  Основные направления в архитектуре процессоров: конвейеризация вычислений и суперскалярные процессоры.

6.  Топологии вычислительных систем.

7.  Векторные и матричные вычислительные системы.

8.  Ассоциативные вычислительные системы. Вычислительные системы с систолической структурой.

9.  Симметричные мультипроцессорные системы и системы с неоднородным доступом к памяти.

10.  Кластерные вычислительные системы, GRID-системы. Системы с массовой параллельной обработкой.

11.  Потоковые и редукционные вычислительные системы.

12.  Технологии Arcnet и ISDN.

13.  Беспроводная передача данных.

14.  Технология Ethernet и высокоскоростные стандарты Ethernet.

15.  Технология Bluetooth.

16.  Сети X.25 и Frame Relay.

17.  Сети ATM.

18.  Протоколы TCP и IP.

19.  Защита сетевого трафика.

20.  Телефонная, радиотелефонная и факсимильная связь.

21.  Корпоративные компьютерные сети.

22.  Электронная почта и телеконференции.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Вычислительные системы и телекоммуникации».

а) основная литература:

1. , Орлов ЭВМ и систем: Учебник для вузов. СПб.: Питер, 2006.

2. , Олифер сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для вузов. 3-е издание. СПб.: Питер, 2007.

б) дополнительная литература:

1. , , Кириченко системы, сети и телекоммуникации: учебник. 4-е издание, перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2008.

2. , Ильина системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 3-е издание. СПб.: Питер, 2008.

3. овременные компьютерные сети. 2-е издание. СПб.: Питер, 2003.

4. ередача данных. 4-е издание. СПб.: Питер, 2004.

5. , Скуратович -логические основы компьютер-ной схемотехники: учебное пособие для высшей школы. М.: Академический Проект, 2004.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. Учебный сайт к книге , «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы». http://www. olifer. co. uk

Петрозаводский университет обеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Вычислительные системы и телекоммуникации»

Учебные аудитории для проведения лекционных и практических занятий.

Программа составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) направления «Бизнес-информатика» (квалификация «Бакалавр бизнес-информатики», год утверждения стандарта 2010 г.) с учетом методических рекомендаций и Примерной основной образовательной программы ВПО по направлению «Бизнес-информатика» квалификация «Бакалавр бизнес-информатики».

Автор доцент, к. т. н.

Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры информатики и математического обеспечения 13 апреля 2012 года, протокол № 4.

Зав. кафедрой

Программа одобрена на заседании учебно-методической комиссии математического факультета 30 апреля 2012 года, протокол № 8.