силлабусс. _ Силлабус архитектура комп систем111. Программа обучения по дисциплине Архитектура компьютерных систем
 Скачать 200 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан Казахстанский университет инновационных и телекоммуникационных систем УТВЕРЖДАЮ Проректор по УМР_____________. «________»______________20___г. Программа обучения по дисциплине «Архитектура компьютерных систем» (Наименование дисциплины) (силлабус) Уральск 2022г.Форма обучения – дневная Курс - 1 Количество кредитов – 5 кредита Занятия – 15 часов Практические занятия – 30 часов Зертханалық жәмылар – - час СРСП – 15 часов СРС – 85 часов Продолжительность-5 часов Форма аттестации-экзамен Всего 150 часов Обсужден на заседании кафедры «___»___________20_ г. Протокол №___ Заведующий кафедрой ________________________________ (ФИО) Одобрено УМС КазУИИТС «___» ________________ 20_____ г. Протокол № ______ 1.Данные о преподавателе: ______________________________________________ ст.преподаватель кафедры ТД 2. Время и место проведения: Место проведения: г. Уральск, ул. М.Маметова 81,часы: по расписанию занятий, согласно графику СРС и графику консультаций
3. Политика курса, академического поведения и этики Не пропускать занятия; Пропущенные занятия отрабатывать в определённое преподавателем время. Не опаздывать на занятия. Отключать сотовые телефоны. В случае невыполнения заданий итоговая оценка снижается (штрафные баллы). Активно участвовать в учебном процессе. 7. Со всей ответственностью и старательно выполнять домашние и прочие задания. 8. Конструктивно поддерживать обратную связь на занятиях. 9. Соблюдать Устав вуза, Кодекс чести, Правила внутреннего распорядка 4. Политика выставления оценок Текущий контроль успеваемости студентов проводится по каждой теме учебной дисциплины и включает контроль знаний на аудиторных и внеаудиторных занятиях. Оценка текущего контроля (оценка рейтинга допуска) складывается из оценок текущего контроля на аудиторных занятиях и оценок рубежного контроля (внеаудиторные занятия). При текущем контроле успеваемости учебные достижения студентов оцениваются по 100 балльной шкале за каждое выполненное задание (ответ на текущих занятиях, сдача домашнего задания, самостоятельной работы студента (далее – СРС), рубежный контроль и окончательный результат текущего контроля успеваемости подводится расчетом среднеарифметической суммы всех оценок, полученных в течение академического периода. Дисконт: 1.Пропуск 1 занятия – (- 10 балл) 2.Невыполнение 1 задания – (-10 балл) 3.Несвоевременная сдача работы – (-10 балл) 4.Дезорганизующее поведение на занятиях – (-10 балл) Бонус: 1.Активная работа – 10 балл 2.Оригинальность ответа – 10 балл 3.Досрочно выполненная работа – 10 балл
6. Цель и задачи дисциплины Дисциплина «Микропроцессорные комплексы в системах управления » является базой для приобретения студентами основополагающих знаний об основных принципах организации вычислительных систем на базе микропроцессоров фирмы Intel, ARM, Motorola и программировании этих систем на совместном использовании языка C/C++ и языка ассемблера применительно к операционным системам DOS и Windows. Задачи курса Ознакомление студентов с функциональными возможностями пакетов программ и подготовка к решению практических задач в области компьютерного моделирования и проектирования систем автоматизации для теплоэнергетики. Пререквизиты курса: Физика, Элементы и устройства автоматики. Постреквизиты курса: после освоения курса студент должен понять способы построения, технических и программных средств электронно-вычислительных машин и микропроцессоров , построение средств сопряжения, обеспечивающих взаимодействие ЭВМ и микропроцессоров. В результате изучения дисциплины студент должен: - приобрести высокий уровень теоретических знаний, практические умения и навыки в области микропроцессорных комплексах в системах управления ; - знать и владеть теоретическими основами, основными принципами и математическими методами построения микропроцессорных комплексах; - владеть методами расчета и проектирования микропроцессорных комплексах; - уметь содействовать внедрению современных принципов микропроцессорных комплексах в условиях управления системами с неполной определенностью. 7. Формы текущего рубежного контроля 1) устная; Перечень вопросов и заданий рубежного контроля №1 Форма проведения 1 рубежного контроля устная 1. . Укажите основные факторы повышения производительности 32-разрядного микропроцессора 80386. 2. Чем вызвана необходимость разработки транспьютера? Укажите основные типы сетей на базе транспьютеров. 3. Укажите основные архитектурные особенности транспьютера Т414. 4. Определите формат команды транспьютера и средства увеличения длины операнда. 5. Какие аппаратные средства поддержки параллельных алгоритмов заложены в транспьютер? 6. Дайте краткую характеристику языку программирования ОККАМ. 7. В чем заключаются основные особенности суперскалярной архитектуры Pentium? 8. Укажите основные способы повышения производительности процессора Pentium. 9. Перечислите основные проблемы возникающие с введением второго конвейера в процессоре Pentium? 10. Каким образом происходит сдваивание команд процессора Pentium? 11. Какие методы используются в Pentium для снятия зависимости по данным? 12. Как решается проблема снятия зависимости по управлению в Pentium и поясните это на примере? 13. Опишите механизм реализации предсказаний переходов в Pentium и какие средства используются для этого? 14. Дайте краткую характеристику базовому конвейеру процессора Pentium? 15. Укажите отличительные особенности организации математического сопроцессора Pentium. Перечень вопросов и заданий рубежного контроля №2 Форма проведения 2 рубежного контроля 16. Дайте краткую характеристику организации кэш-памяти процессора Pentium? 17. Какие новые архитектурные решения были заложены в процессор Р6? 18. Какие существуют подходы к увеличению загрузки конвейеров в архитектуре P6? 19. На какие основные стадии разбит конвейер Р6 и какие функции выполняются на каждой стадии? 20. В чем заключается особенность спекулятивного выполнения команд процессора Р6? 21. Как реализуется внеочередное выполнение команд и каким способом осуществляется планирование выполнения команд в процессоре Р6? 22. Для чего служит буфер переходов и как он реализован в процессоре Р6? 23. В чем заключается основное назначение устройства отката в процессоре Р6? 24. Дайте краткую характеристику кэш-памяти процессора Р6. 25. В чем состоят различия в организации конвейеров Pentium и P6? 26. Укажите основные отличительные особенности микроархитектуры Net Burst? 27. Определите состав и функции основных элементов фронтальной части микроархитектуры процессора Pentium 4? 28. Определите основное назначение кэш трассировки микроопераций процессора Pentium 4 и какую он роль выполняет? 29. Определите состав и роль буфера адресов перехода? 30. Какие способы предсказания переходов заложены в процессоре Pentium 4 и дайте краткую им характеристику? 31. Для чего служит ROM микроопераций? 32. Определите основные элементы базового конвейера Pentium 4? 33. Укажите число стадий и кратко опишите работу базового конвейера по стадиям? 34. Определите основное назначение блока назначения и переименования регистров? 35. Дайте краткую характеристику устройства планирования Pentium 4? 36. Дайте характеристику основным исполнительным устройствам Pentium 4? 37. Определите назначение SSE2 расширения Pentium 4 и укажите его основные отличительные особенности? 38. В чем заключаются основные недостатки суперскалярных микропроцессоров? 39. На каких принципах базируется концепция сверхдлинного командного слова (VLIW)? 40. Опишите формат команд процессора Е2К? Форма итогового контроля Экзамен тест 1. Какие регистры процессора называются программно-доступными 2. Какова размерность регистров, доступных в микропроцессоре 80286 наряду с 8-битными регистрами? 3. В каких микропроцессорах имеются расширенные регистры? 4. Как обозначается расширенный вариант регистра ВХ? 5. Какой регистр используется, по умолчанию, в качестве счетчика при выполнении некоторых инструкций? 6. Для чего предназначен регистр IP/EIP? 7. Какие арифметические операции воздействуют на флаг переноса? 8. Произойдет ли переполнение при сложении знаковых байтов FFH и 01Н? 9. Какой паритет у числа с тремя единичными битами — четный или нечетный? 10. Какой флаг разрешает контроль входа INTR? 10. II Какие микропроцессоры располагают сегментным регистром FS? 11. Для чего предназначен сегментный регистр в реальном режиме работы микропроцессора? 12. Чему равен максимально доступный объем памяти в реальном режиме? 13. 16 Какие регистры задают смешение операнда-приемника строковых инструкций? 14. Какие 32-битные регистры микропроцессора Pentium 4 могут применяться в качестве указателей данных в сегменте данных? 15. Какие регистры используются для задания сегмента и смешения при доступе к стеку? 16. Какой сегментный регистр используются для доступа к данным при задании регистра ВР в качестве указателя? 17. По каким адресам разрешен доступ к памяти в защищенном режиме микропроцессора 80286? 18. По каким адресам разрешен доступ к памяти в защищенном режиме микропроцессора Pentium 4? 19. Какова емкость глобальной таблицы дескрипторов? 20. Предположим, что в дескрипторе для процессора 80286 задан базовый адрес АОО000Н, а I предел (limit) 1000H. Вычислите границы сегмента, адресуемого этим дескриптором. 21.Назовите три основных типа данных, с которыми работает сопроцессор. 22.Какова размерность (число бит и диапазон значений) целочисленных данных, поддерживаемых сопроцессором? 23.Каков формат BCD-чисел для обработки в сопроцессоре? 24.Назовите типы данных с плавающей точкой и число бит для их представления. 25.Чем может быть занят сопроцессор при выполнении команды центральным процессором? 26.Чем может быть занят центральный процессор при выполнении команды сопроцессором? 27.Для чего предназначены биты СЗ—СО регистра состояния сопроцессора? 28.Какую операцию выполняет команда FSTSW АХ? 29.Что означает бит IE регистра состояния сопроцессора?__ 8.Календарно-тематический план дисциплины для студентов 1 курса специальности АУ форма обучения дневная на 1 семестр 2020-2021 учебного года
1 неделя Тема лекции №1: Введение. План лекции (1 час). Успехи интегральной технологии и предпосылки появления микропроцессоров. Основные схемотехнологические направления производства микропроцессоров. Характеристики микропроцессоров. Поколения микропроцессоров. План практического занятия (1 час). Введение. Классификация и области применения МПС План СРСП (1 час).Информация и способы ее представления Понятие информации. Количество информации, информационное содержание. Носители информации. План СРС (3 часа). Понятие микропроцессора (МП), микро-ЭВМ, микроконтроллера (МК) и микропроцессорной системы (МПС). Программное обеспечение (ПО) микропроцессорной системы 2 неделя Тема лекции №2: Машина пользователя и система команд План лекции (1 час). 8-разрядный микропроцессор. Архитектура 16-разрядного микропроцессора. План практического занятия (1 час). Внутримашинный системный интерфейс План СРСП (1 час).Подсистема аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования информации. Подсистема машинной обработки и хранения информации. План СРС (3 часа). Структура системы сбора, обработки информации. Структура управления процессами. 3 неделя Тема лекции №3: Общая структура МПС. План лекции (1 час). Основные части микропроцессорной системы Структура МПС с интерфейсом "Общая шина" План практического занятия (1 час). Архитектура центрального процессора МПС План СРСП (1 час).Позиционные системы счисления. Аппаратные средства микропроцессорных систем План СРС (3 часа). Кодирование информации. Кодирование символов 4 неделя Тема лекции №4: Структура микропроцессора и интерфейсные операции. План лекции (1 час). 8-разрядный микропроцессор. 16-разрядный микропроцессор. План практического занятия (1 час). Запоминающие устройства МПС План СРСП (1 час).Интегральные технологии Буферные устройства План СРС (3 часа). Компоненты МПС как технические устройства электроники. Иерархия языков формального описания компонентов МПС (электронные схемы, логические узлы, операционные блоки, функциональные модули). 5 неделя Тема лекции №5: Подсистема памяти МПС. План лекции (1 час). Распределение адрсеного пространства. Регенерация динамической памяти. План практического занятия (1 час). Организация подсистемы ввода-вывода в МПС План СРСП (1 час).Принципы организации, функциональные элементы и логика функционирования МПС. Понятие магистрали План СРС (3 часа). Типовые цифровые мультиплексоры, сумматоры, компараторы. Триггеры, регистры, счетчики их синтез и анализ. 6 неделя Тема лекции №6: Подсистема ввода/вывода МПС. План лекции (1 час). Подсистема паралельного обмена на базе буферных регистров. Контроллер параллельного обмена. Последовательный обмен в МПС. План практического занятия (1 час). Организация прерываний и прямого доступа к памяти в МПС План СРСП (1 час).Понятие интерфейса. Модули МПС План СРС (3 часа). Типы магистралей (информационная магистраль, магистраль управления). Шины - функциональные группы линий в магистралях 7 неделяТема лекции №7: Подсистема прерываний МПС. План лекции (1 час). Внутренние и внешние прерывания. Функции подсистемы прерываний и их реализация. Контроллеры прерываний. План практического занятия (1 час). Многомашинные и мультмикропроцессорные системы План СРСП (1 час).Порты (регистры) ВУ. Контроллеры ВУ и логика их функционирования. План СРС (3 часа). Память МПС и ее характеристики. Внешние устройства (ВУ) МПС 8 неделя Тема лекции №8: Подсистема прямого доступа в память МПС. План лекции (1 час). Программно-управляемый обмен между памятью и внешним устройством в МПС на базе МП i8080. Контроллер прямого доступа в память К580ВТ57. План практического занятия (1 час). Этапы и задачи проектирования МПС План СРСП (1 час).Режимы функционирования МПС. Архитектура процессора. Понятие архитектуры процессора. План СРС (3 часа). Эволюция архитектуры МП. Классификация процессоров. 9 неделя Тема лекции №9: 32-разрядная архитектура. План лекции (1 час). Высокопроизводительный 32-разрядный контроллер ПДП 82380. Его архитектура, функции, синхронизация его шины. Контроллер регенерации динамического ОЗУ План практического занятия (1 час). Разработка программного обеспечения МПСПлан СРСП (1 час).Система команд. Классификация команд по функциональному признаку МП и микропроцессорные комплекты. План СРС (3 часа). Арифметико-логическое устройство. Регистр команд. Управляющая память. 10 неделя Тема лекции №10: Организация МПС на базе секционированных БИС. План лекции (1 час). Арифметико-логические секции. Секции управления и устройства управления. Структура устройств обработки данных. МПС с одно- и двухуровневым управлением. План практического занятия (1 час). Разработка программного обеспечения МПСПлан СРСП (1 час).Однокристальные и секционированные МП. Их технические характеристики. Микропроцессорные комплекты. Принципы организации интерфейсов. План СРС (3 часа). Однокристальные и секционированные МП. Их технические характеристики. Микропроцессорные комплекты. Интерфейсы систем обработки данных. Основные понятия. 11 неделя Тема лекции №10: Однокристальные микроЭВМ. План лекции (1 час). Структура ОМЭВМ. Однокристальная микроЭВМ. План практического занятия (1 час). Тестирование и комплексная отладка МПС План СРСП (1 час). Приборные интерфейсы. Понятие клиент-сервер, адаптер, концентратор, шлюз План СРС (3 часа). Классификация интерфейсов. Общая характеристика системных интерфейсов мини, микро, и персональных ЭВМ 12 неделя Тема лекции №12: Однокристальные микроЭВМ. План лекции (1 час). Проблемы и особенности отладки МПС. Статические отладчики. Логические анализаторы. Сигнатурные анализаторы. Системы проектирования МПС. План практического занятия (1 час). Тестирование и комплексная отладка МПСПлан СРСП (1 час).Понятие операционной системы - платформы (ОС). Классификация ОС. Структура ОС. План СРС (3 часа). Информационное и программное обеспечение МП. Системные программные комплексы реального времени 13 неделя Тема лекции №13: Системы проектирования и отладки МПС. План лекции (1 час). Проблемы и особенности отладки МПС. Особенности отладки МПС на разных этапах ее существования План практического занятия (1 час). Изучение средств разработки программ для микроЭВМ План СРСП (1 час).Информация и способы ее представления Понятие информации. Количество информации, информационное содержание. Носители информации. План СРС (3 часа). Интегрированные системы программирования. Прикладное программное обеспечение. 14 неделя Тема лекции №14: Системы проектирования и отладки МПС. План лекции (1 час). Статические отладчики Логические анализаторы Сигнатурные анализаторы План практического занятия (1 час). Исследование подпрограмм арифметических операций для микроЭВМ План СРСП (1 час).Информация и способы ее представления Понятие информации. Количество информации, информационное содержание. План СРС (3 часа). Мкропроцессор, микро-ЭВМ, микроконтроллер и микропроцессорной системы. Программное обеспечение микропроцессорной системы 15 неделя Тема лекции №15: Системы проектирования МПС. План лекции (1 час). Связь аппаратуры, программного (микропрограммного) обеспечения и объекта управления Внутрисхемные эмуляторы План практического занятия (1 час). Исследование программ для микроЭВМ с использованием стека и подпрограмм План СРСП (1 час).Международная стандартизация. Эталонная модель. План СРС (3 часа). Понятие микропроцессора (МП), микро-ЭВМ, микроконтроллера (МК) и микропроцессорной системы (МПС). Программное обеспечение (ПО) микропроцессорной системы 9. График выполнения и сдачи заданий по дисциплине Таблица 1. Оценка выполненных заданий (оценка текущей успеваемости)
Рубежный контроль проводится 2 раза (по 100 бальной шкале - каждый рубежный контроль), в течении одного академического периода в рамках одной учебной дисциплины на 8 и 15 рейтинговой неделях. Форма проведения рубежного контроля - по сети. После каждого рубежного контроля подводятся итоги первого и второго рейтинга. При этом первые текущий и рубежный контроли определяют результат первого рейтинга, а вторые текущий и рубежный контроли определяют результат второго рейтинга. Каждая рейтинговая оценка студента складывается из оценки текущего и рубежного контроля, и определяется как среднеарифметическая сумма текущего и рубежного контроля:
где: РК 1 – 1-ый рейтинговый контроль; РК 2 – 2-ой рейтинговый контроль; Тк 1/2 – 1-ый/2-ой текущий контроль; Рк 1/2 – 1-ый/2-ой рубежный контроль; Итоги первого и второго рейтингов вносятся в рейтинговую и аттестационную ведомости не позднее следующего после рейтинговой недели понедельника. Оценка рейтинга допуска определяется как среднеарифметическая сумма двух рейтингов и в процентном содержании определяется по следующей формуле:
где: Рср – усредненная рейтинговая оценка; РК 1/2 – 1-ый/2-ой рейтинговый контроль; Итоговый контроль (экзамен) проводится в тестовой форме в ЦТ. К итоговому контролю допускаются только те студенты, которые не имеют академической задолженности по пререквизитам и имеют рейтинг допуска не менее 50% усредненной рейтинговой оценки. После завершения экзамена по каждой дисциплине студенту выставляется итоговая оценка, которая включает положительные оценки (50% и выше) рейтинга допуска и итогового контроля. Оценка текущей успеваемости составляет 70% от итоговой оценки знаний по дисциплине, и оценка экзамена составляет 30% от итоговой оценки знаний по дисциплине:
где: ИО – итоговая оценка Рср – усредненная рейтинговая оценка; ИК – итоговый контроль Итоговая оценка знаний обучающегося оценивается по буквенной системе оценки учебных достижений обучающихся, которая соответствует цифровому эквиваленту по четырех балльной системе.
Студент, не согласный с результатами оценки рейтинга допуска и/или итогового контроля, имеет право подать апелляцию не позднее следующего дня после выставления рейтинга и/или проведения экзамена. Результаты заседания апелляционной комиссии оформляются протоколом. Пересдача оценки, равно как положительной (с целью повышения), так и неудовлетворительной, по итоговому контролю не разрешается. Основная литератураБалашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и МПС. М.:Радио и связь, 2011 Микропроцессоры. В трех книгах. Под ред. Преснухина Л.Н. М.:Высшая школа, 2011. Алексенко А.Г., Галицин А.А., Иванников А.Д. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах. М.: Радио и связь, 2017. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||