1491
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Д. И. Кислицын
АРХИТЕКТУРА ЭВМ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Архитектура ЭВМ» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) «Информационные системы и технологии»
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Д. И. Кислицын
АРХИТЕКТУРА ЭВМ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Архитектура ЭВМ» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) «Информационные системы и технологии»
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
1
УДК 681.3 (075)
Кислицын Д. И. Архитектура ЭВМ : учебно-методическое пособие / Д. И. Кислицын; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. - 10 с. - Текст : электронный.
Даются тематика лекций, их краткое содержание, а также методические
рекомендации |
по самостоятельной |
работе обучающихся по |
дисциплине |
«Архитектура |
ЭВМ». Указывается |
необходимая литература |
и источники, |
разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению, приводится тематика расчётных работ.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Архитектура ЭВМ» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии.
© Д. И. Кислицын, 2022 © ННГАСУ, 2022
2
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Архитектура ЭВМ» предназначены для студентов, обучающихся по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии, и содержат программу для проведения лекционных занятий, а также методические рекомендации по самостоятельной работе.
Цель учебно-методического пособия: помочь студентам при изучении учебной программы с использованием лекционных материалов и рекомендуемой учебно-методической литературы при формировании необходимых компетенций дисциплины «Архитектура ЭВМ».
Целями освоения дисциплины «Архитектура ЭВМ» являются формирование у студента, совместно с другими дисциплинами учебного плана и всеми формами образовательного процесса в университете, компетенций, знаний, умений и навыков, определяемых требованиями ФГОС ВО по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии.
В лекциях излагается общая характеристика вопросов тем, даются практические примеры применения стандартов, осуществляется групповая работа студентов и преподавателя по разработке соответствующих разделов пояснительной записки по разработке программного обеспечения или информационных систем. Главной целью лекции является привитие студентам интереса к изучаемому материалу, формирование мотивации к последующему самостоятельному анализу рассматриваемой проблематики. На лекциях студентам раскрываются наиболее сложные вопросы и теоретические положения, показывается их практическая значимость, даются рекомендации по углубленному самостоятельному изучению теории и практики.
На лекциях по дисциплине «Архитектура ЭВМ» широко используются активные формы проведения занятий. Такие формы организации образовательного процесса, способствуют разнообразному (индивидуальному, групповому, коллективному) изучению учебных вопросов (проблем), активному взаимодействию студентов и преподавателя, живому обмену мнениями между ними, нацеленному на выработку правильного понимания содержания изучаемой темы и способов ее практического использования.
Материал пропущенных лекций студент восстанавливает самостоятельно и по всем непонятным положениям и вопросам обращается за разъяснением к преподавателю.
Самостоятельная работа направлена на развитие компетенций дисциплины:
-ОПК-1. Способен применять естественнонаучные и общеинженерные знания, методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности;
-ПК-2. Способность выполнять работы по созданию (модификации) и сопровождению информационных систем.
Виды и формы самостоятельной работы студентов по дисциплине:
-систематическая проработка лекций, основной и дополнительной литературы;
3
-выполнение расчётно-графической работы;
-подготовка к зачёту.
Содержание разделов дисциплины «Архитектура ЭВМ» представлено в таблице 1.
Таблица 1 Содержание разделов дисциплины
|
|
|
Аудиторные |
|
|
|||
|
|
|
занятия (в часах) |
|
Перечень |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Самос |
компетенций, |
|
№ |
Наименование |
Всего |
Лекции |
Лабораторные |
Практика, семинар |
тоятел |
формируемых |
|
п/п |
раздела дисциплины |
часов |
ьная |
в процессе |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
работа |
освоения |
|
|
|
|
|
|
|
|
раздела |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Классификация |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
вычислительных |
4 |
2 |
|
|
2 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
|
систем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Информационно- |
|
|
|
|
|
ОПК-1, ПК-2 |
|
2 |
логические основы |
16 |
6 |
|
6 |
4 |
|
|
|
ЭВМ и систем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Основные блоки |
8 |
2 |
|
|
6 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
ЭВМ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Центральный |
19 |
4 |
|
9 |
6 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
микропроцессор |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Системная плата |
8 |
2 |
|
|
6 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Внутренняя память |
8 |
2 |
|
|
6 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Внешняя память |
8 |
2 |
|
|
6 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Блок питания |
10 |
2 |
|
2 |
6 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Периферийные |
17 |
10 |
|
|
7 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
устройства |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
Тенденции развития |
10 |
2 |
|
|
8 |
ОПК-1, ПК-2 |
|
аппаратных средств |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
На консультациях в течение семестра студенты могут обсуждать с преподавателем различные вопросы по выполнению расчётно-графической работы (РГР).
Рекомендуется проработать конспект лекций, затем повторить теоретический материал, пользуясь рекомендованной основной и дополнительной литературой. Если после этого остаются вопросы, рекомендуется выписать их и обратиться к преподавателю на консультациях.
Целями выполнения РГР при изучении дисциплины «Архитектура ЭВМ» являются:
-самостоятельное углублённое изучение отдельных разделов курса;
-закрепление навыков программирования, полученных в течение первых трёх семестров.
Общее задание на РГР: создать оконное приложение, которое в соответствии с вариантом задания обрабатывает введённые пользователем исходные данные (в т. ч. и некорректные) об элементах электрической цепи и выводит на форму результаты (сопротивление, ёмкость, логическое состояние и т.п.). Форма должна содержать поясняющие текстовые и графические надписи, в т. ч. фамилию, имя, отчество, № группы и текст задания. В течение курса со студентами проводятся индивидуальные и групповые консультации по вопросам выполнения РГР, а также по общетеоретическим вопросам, возникающим при самостоятельной работе студентов при подготовке к занятиям и выполнении РГР. Результатом выполнения РГР является пояснительная записка, описывающая проектирование приложения и программный код. При выставлении оценки (от 2,0 до 5,0 баллов) за РГР оценивается способность студента составлять алгоритм в соответствии с индивидуальным заданием и разрабатывать на его основе простейшее оконное приложение.
В конце семестра студенты проходят электронное тестирование по всем разделам курса. В конце тестирования студент видит, в каких разделах и сколько ошибочных ответов он дал и получает балл в диапазоне от 0,0 до 5,0. Перед зачётом студентам выдаётся список примерных вопросов, по которым можно понять, на что нужно сделать упор при подготовке к зачёту.
Студент допускается к зачёту, если он сдал все лабораторные работы и РГР. При подготовке к зачету после получения перечня вопросов рекомендуется:
1) внимательно прочитать материал лекций; 2) постараться разобраться с непонятными, в частности, новыми терминами,
используя рекомендованную литературу; 3) просмотреть все лабораторные работы;
4) выписать вопросы для подробного обсуждения с преподавателем на консультации.
Перечень примерных вопросов, выносимых на экзамен:
•Переведите из восьмеричной системы счисления в семеричную число 101
•Введите результат логической операции дизъюнкции 0 XOR 0
5
•Укажите элемент, который может находиться в одном из двух устойчивых состояний «0» и «1»
•Классифицируйте ЭВМ по систематике Флинна
•Как называются внутримашинные электронные часы, подключаемые к автономному источнику питания и обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени?
•Укажите устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде
•Перечислите и поясните принципы Фон-Неймана
•Для какой архитектуры характерно раздельное хранение и обработка команд и данных?
•Какой блок микропроцессора вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций (КШИ) во все блоки машины?
•Что характерно для стадии «tick» в стратегии «tick-tock» от Intel?
•Какой максимальный размер может иметь 16 битный сегмент?
•На что указывают разные цвета слотов оперативной памяти на материнской плате?
•Сравните между собой шины PCI и PCI Express
•Сколько устройств можно подключить к одной шине PCI-Express напрямую?
•Укажите логическую топологию шины USB
•Какова максимальная пропускная способность шины USB 3.0?
•Какой диапазон используется в стандарте Bluetooth?
•Какой тип памяти используется в ОЗУ?
•Что положено в основу элементов динамической памяти?
•Какое устройство может пребывать в одном из устойчивых состояний сколь угодно долгое время при условии наличия питания?
•Сколько бит информации хранит одна ячейка (элемент) памяти на основе триггера с двумя устойчивыми состояниями?
•Чем память DDR2 400 отличается от DDR 400?
•На какой частоте работает ядро памяти (матрица запоминающих элементов)
модуля DDR400?
•В чём различие между ROM, PROM, EPROM и EEPROM?
•Какой минимальный объём на жёстком диске может быть выделен для хранения файла в файловых системах FAT, NTFS?
•Какому типу оптических дисков соответствует ёмкость 25 Гб?
•С помощью чего осуществляется связь программного обеспечения с аппаратной частью видеосистемы?
•Опишите технологии, позволяющие объединять ресурсы двух видеокарт в одном компьютере между собой, повышая производительность видеоподсистемы
•Что такое шейдер?
6
•Какое устройство, анализируя какой-либо объект, создаёт цифровую копию изображения объекта
•Сколько оттенков цвета может распознать сканер с глубиной цвета 8 бит?
•Назовите частоту электрического тока бытовой (домашней) электросети в России.
•Назовите преимущества импульсного блока питания перед трансформаторным
•Каким показателем качества компьютерной сети характеризуется возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности?
•Какое число будет храниться в регистре AL, в результате выполнения команды mov ax, 1234h?
•Опишите назначение конденсатора, его виды обозначение на электрической принципиальной схеме, устройство и основные характеристики
•Опишите назначение резистора, его виды обозначение на электрической принципиальной схеме, устройство и основные характеристики
•Опишите назначение диода, его виды обозначение на электрической принципиальной схеме, устройство и основные характеристики
•Опишите назначение транзистора, его виды обозначение на электрической принципиальной схеме, устройство и основные характеристики
Показатели оценки по экзамену представлены в таблице 2.
Таблица 2 Показатели оценки по экзамену
Показатели |
Бал- |
|
|
|
|
|
|
оценивания |
Оценка |
Критерий оценки |
|||||
лы |
|||||||
компетенций |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
Результаты |
4,5 - |
«отлично» |
ставится |
|
обучающемуся, |
||
освоения |
5,0 |
|
показавшему |
глубокие |
|||
дисциплины |
|
|
систематизированные |
знания |
|||
соответствует |
|
|
учебного материала, в полной |
||||
требованиям |
|
|
мере |
соответствующие |
|||
ФГОС |
|
|
требованиям |
к |
уровню |
||
|
|
|
подготовки |
|
обучающегося, |
||
|
|
|
проявившему |
творческие |
|||
|
|
|
способности |
в понимании, |
|||
|
|
|
изложении |
и |
использовании |
||
|
|
|
учебного |
материала при |
|||
|
|
|
решении поставленных задач, |
||||
|
|
|
умеющему |
|
обобщать |
||
|
|
|
информацию, |
|
|
||
|
|
|
аргументировано |
и |
|||
|
|
|
практически |
без |
ошибок |
||
|
|
|
ответившему на все вопросы. |
||||
|
|
7 |
|
|
|
|
Показатели |
|
Бал- |
|
|
|
|
|
|
|
|
оценивания |
|
|
Оценка |
|
Критерий оценки |
|||||
|
лы |
|
|
|||||||
компетенций |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Результаты |
|
3,5 |
- |
«хорошо» |
ставится |
|
обучающемуся, |
|||
освоения |
|
4,4 |
|
|
продемонстрировавшему |
|||||
дисциплины |
|
|
|
|
достаточно |
полные |
|
знания |
||
соответствует |
|
|
|
|
учебного материала, в целом |
|||||
требованиям |
|
|
|
|
соответствующие |
|
|
|||
ФГОС |
|
|
|
|
требованиям |
к |
уровню |
|||
|
|
|
|
|
подготовки |
|
обучающегося, |
|||
|
|
|
|
|
способность |
к |
|
их |
||
|
|
|
|
|
самостоятельному |
|
|
|||
|
|
|
|
|
восполнению и обновлению в |
|||||
|
|
|
|
|
ходе |
решения поставленных |
||||
|
|
|
|
|
задач, |
|
|
умение |
||
|
|
|
|
|
систематизировать |
|
|
|||
|
|
|
|
|
информацию, |
допустившему |
||||
|
|
|
|
|
негрубые |
|
ошибки |
и |
||
|
|
|
|
|
недочеты. |
|
|
|
|
|
Результаты |
|
2,5 |
- |
«удовлетворите |
ставится |
|
обучающемуся, |
|||
освоения |
|
3,4 |
|
льно» |
показавшему уровень знаний |
|||||
дисциплины |
|
|
|
|
учебного материала в объёме, |
|||||
соответствует |
|
|
|
|
минимально |
необходимом |
||||
требованиям |
|
|
|
|
для |
решения |
поставленных |
|||
ФГОС |
|
|
|
|
задач, |
знание |
|
основ |
||
|
|
|
|
|
дисциплины, |
владеющего |
||||
|
|
|
|
|
навыками |
|
логического |
|||
|
|
|
|
|
мышления |
и |
допустившему |
|||
|
|
|
|
|
непринципиальные |
ошибки |
||||
|
|
|
|
|
при ответе на вопросы. |
|
||||
Результаты |
|
0,0 |
- |
«не |
ставится |
|
обучающемуся, |
|||
освоения |
|
2,4 |
|
удовлетвори- |
показавшему |
существенные |
||||
дисциплины |
НЕ |
|
|
тельно» |
пробелы в знании основного |
|||||
соответствует |
|
|
|
|
учебного |
|
материала, |
|||
требованиям |
|
|
|
|
допустившему |
|
|
|||
ФГОС |
|
|
|
|
принципиальные ошибки при |
|||||
|
|
|
|
|
применении знаний, |
которые |
||||
|
|
|
|
|
не позволяют ему приступить |
|||||
|
|
|
|
|
к решению |
поставленных |
||||
|
|
|
|
|
задач |
без |
дополнительной |
|||
|
|
|
|
|
подготовки. |
|
|
|
8
Перечень учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины:
1.Аблязов Р. З.. Программирование на ассемблере на платформе х86-64 / Аблязов Р. З. ; Р. З. Аблязов. – Саратов : Профобразование, 2019. – 301 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/88005.html. – ISBN ISBN 978-5-4488-0117-4.
2.Варфолломеев, В. А.. Разработка приложений на языке ассемблер в среде MS MASM : учебно-методическое пособие по дисциплинам «ассемблер» и «операционные системы и системное программирование». / Варфолломеев, В. А. ; В. А. Варфолломеев. – Москва : Российский университет транспорта (МИИТ),
2021. – 60 с. – URL: URL: https://www.iprbookshop.ru/115882.html. – ISBN ISBN 2227-8397.
3.Громов Ю.Ю.. Архитектура ЭВМ и систем : учебное пособие. / Громов Ю.Ю., Иванова О.Г., Серегин М.Ю., Ивановский М.А., Дидрих В.Е. ; В.Е. Дидрих; М.А. Ивановский; Ю.Ю. Громов; О.Г. Иванова; М.Ю. Серегин. – Тамбов
:Тамбовский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2012. – 200 c.
– URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/64069.html.
4.Кислицын Дмитрий Игоревич. Инструментальные средства информационных систем. Внутреннее устройство ЭВМ : учебное пособие. / Кислицын Дмитрий Игоревич ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2011. – 140 с. – ISBN ISBN 978-5-87941-798-2.
5.Коротеев, В. И.. Инженерные основы электротехники : учебнометодическое пособие. / Коротеев, В. И., Рыжков, В. М. ; В. И. Коротеев, В. М. Рыжков. – Москва : Национальный исследовательский ядерный университет
«МИФИ», 2020. – 256 с. – URL: URL: https://www.iprbookshop.ru/116395.html. – ISBN ISBN 978-5-7262-2641-5.
6.Крахоткина Е.В.. Архитектура ЭВМ : практикум. / Крахоткина Е.В., Терехин В.И. ; В.И. Терехин; Е.В. Крахоткина. – Ставрополь : Северо-Кавказский федеральный университет, 2015. – 80 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/63074.html.
9