Архитектура компьютерных систем конспекты лекций для специальности 230115 (09.02.03) «Программирование в компьютерных системах» (стр. 1 )

АРХИТЕКТУРА  КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

для специальности

230115 (09.02.03)  «Программирование в компьютерных системах»

Белово

2015

Составлены в соответствии с ФГОС СПО по специальности 230115 (09.02.03) «Программирование в компьютерных системах» и рабочей программой дисциплины «Архитектура компьютерных систем»,  утвержденной методическим советом техникума.

Протокол №__ от _______________

Одобрено на заседании ПЦК сп.  «Программирования в компьютерных системах», «Страхового дела» и профильных дисциплин протокол №                 председатель ПЦК                 «____»________________20_г.	Утверждаю Зам. директора по УМР и СМК ______________ от «____»______________20_г.
Рекомендованы методическим советом техникума в качестве методического обеспечения проведения лекций дисциплины «Архитектура компьютерных систем».
Составитель преподаватель ГОУ СПО Беловского  политехнического техникума

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	5
Раздел 1 Представление информации в вычислительных системах
Тема 1.1 Арифметические основы ЭВМ	9
Тема 1.1.1 Системы счисления	9
Тема 1.1.2 Форматы и коды  чисел в  ЭВМ	15
Тема 1.1.3 Арифметические основы ЭВМ	25
Тема 1.2 Представление информации в ЭВМ	28
Тема 1.2.1 Представление информации в ЭВМ	28
Раздел 2 Архитектура и принципы работы основных логических блоков вычислительных систем (ВС)
Тема 2.1  Логические основы ЭВМ, элементы и узлы	42
Тема 2.1.1 Логические основы ЭВМ.	42
Тема 2.1.2 Логические элементы и узлы ЭВМ	50
Тема 2.2 Основы построения ЭВМ	50
Тема 2.3 Внутренняя  организация процессора	58
Тема 2.3.1 Структура процессора. Структура команд процессора.	58
Тема 2.4  Организация работы памяти компьютера	64
Тема 2.4.1 Структура памяти ЭВМ	64
Тема 2.4.2 Оперативная память. Виды адресации	85
Тема 2.4.3 Организация памяти в ЭВМ	89
Тема 2.5 Интерфейсы	94
Тема 2.5.1 Интерфейсы: понятие, классификация	94
Тема 2.6 Режимы работы процессора	104
Тема 2.7 Основы программирования процессора	124
Тема 2.7.1 Основы программирования процессора	124
Тема 2.8 Современные процессоры	137
Тема 2.8.1 Основные характеристики процессора	137
Тема 2.8.2 Типы процессоров нового поколения	149
Раздел 3 Вычислительные системы
Тема 3.1 Организация вычислений в вычислительных системах	165
Тема 3.1.1 Организация вычислений в вычислительных системах (ВС)	165
Тема 3.1.2 Поток данных и поток команд	184
Тема 3.2 Классификация вычислительных систем	188
Тема 3.2.1 Классификация вычислительных систем	188
Тема 3.2.2 Программное обеспечение вычислительных систем	210
Заключение	221
Список используемой литературы	223

ВВЕДЕНИЕ

Архитектура компьютерных систем – это одна из базовых, фундаментальных основ в процессе профессиональной подготовки будущего техника-программиста.

Курс лекций дисциплины  «Архитектура компьютерных систем» соответствует содержанию ФГОС специальности  09.02.03  «Программирование в компьютерных системах». Данная дисциплина является общепрофессиональной. Целью изучения дисциплины является формиро­вание у студентов знаний о представлении информации в вычислительных системах, об архитектуре и принципах работы ЭВМ и её основных логических блоков, организации вычислительных систем.

Преподавание дисциплины должно иметь практическую направленность и проводиться в тесной взаимосвязи с общепрофессиональными дисциплинами «Операционные системы», «Технические средства информатизации». Полученные по дисциплине знания позволят студентам выполнять задания учебной практики.

Основные разделы курса:

Раздел 1 Представление информации в вычислительных системах.

Раздел 2 Архитектура и принципы рабо­ты основных логических блоков вычислительных систем

Раздел 3 Вычислительные системы

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Вид учебной работы	Количество часов
Максимальная учебная нагрузка (всего)	110
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)	74
в том числе:
лабораторные занятия	14
практические занятия	16
контрольные работы	4
Самостоятельная работа обучающегося (всего)	36
в том числе:
- систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателям)	13
- проработка конспектов для подготовки к практическим и лабораторным занятиям	15
- индивидуальное проектное задание	8
Итоговая аттестация в форме экзамена

На самостоятельное изучение  отдельных тем дисциплины студентами отводится 48%  учебного времени. Назначение самостоятельной работы – способствовать совершенствованию практических умений по разработке и тестированию программных продуктов, систематизации и обобщению теоретических знаний и получение первоначального опыта творческой деятельности программиста.

По окончании изучения дисциплины у студентов должны сформироваться следующие общие и профессиональные компетенции:

OK 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ПК 1.1 Выполнять разработку спецификаций отдельных компонент.

ПК 1.2 Осуществлять разработку кода программного продукта на основе готовых спецификаций на уровне модуля.

ПК 1.5 Осуществлять оптимизацию программного кода модуля.

ПК 2.3 Решать вопросы администрирования базы данных.

ПК 2.4 Реализовывать методы и технологии защиты информации в базах данных.

ПК 3.1 Анализировать проектную и техническую документацию на уровне взаимодействия компонент программного обеспечения

ПК 3.2 Выполнять интеграцию модулей в программную систему.

ПК 3.4 Осуществлять разработку тестовых наборов и тестовых сценариев.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:

получать информацию о параметрах компьютерной системы; подключать дополнительное оборудование и настраивать связь между элементами компьютерной системы; производить инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем;

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

базовые понятия и основные принципы построения архитектур вычислительных систем; типы вычислительных систем и их архитектурные особенности; организацию и принцип работы основных логических блоков компьютерных систем; процессы обработки информации на всех уровнях компьютерных архитектур; основные компоненты программного обеспечения компьютерных систем; основные принципы управления ресурсами и организации доступа к этим ресурсам

Лекции охватывают все содержание дисциплины. Могут использоваться студентами  на уроках, при подготовке к практическим и лабораторным работам, в самостоятельной работе. Электронный вариант лекций находится в электронном читальном зале библиотеки техникума.

Обращение к студенту

Уважаемый студент!

На вашем пути изучения профессиональных дисциплин появилась  важная дисциплина: Архитектура компьютерных систем. Вы держите в руках методическое учебное пособие, которое поможет Вам организовать процесс собственного образования по данной дисциплине. Как вы можете догадаться уже из названия предмета, - это одна из базовых, фундаментальных основ в процессе профессиональной подготовки будущего техника-программиста.