Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 09 Вычислительные машины, системы и сети По специальности 220201 Управление и информатика в технических системах

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ»

УТВЕРЖДАЮ

Т.В. Маркелова

« 17 » июня 2009 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Москва – 2009 г.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Автоматизация полиграфического производства» 25.05.09 , протокол № 12 .

Зав. кафедрой Самарин Ю.Н.

Одобрена Советом факультета цифровых систем и технологий 02.06.09 , протокол № 10 .

Председатель Винокурова О.А.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ТРЕБОВАНИЯ

К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ

1.1. Цели и задачи изучения дисциплины

Цель изучения дисциплины «Вычислительные машины, системы и сети» – научить студентов квалифицированно использовать вычислительные машины (ВМ) для решения инженерно-научных задач, получить навыки проектирования средств автоматики и систем управления на основе ВМ и микроконтроллеров; развить умение оценивать и выбирать соответствующие типы микроконтроллеров для решения конкретных задач.

Частные цели – обучение практическим навыкам работы с микропроцессорными системами и микроконтроллерами.

Основной задачей изучения дисциплины является овладение методами:

• построения и использования информационных моделей;

• построения информационных систем управления базами данных;

• разработки информационных систем, включая технико-экономическое обоснование проекта, разработку концепции, технического задания, задачи проектных стадий;

• формализации комплексной задачи автоматизации управления и выполнения ее декомпозиции для последующей разработки информационных систем управления;

• решения важнейших практических задач разработки информационных систем.

1.2. Требования к уровню освоения

содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

• основные принципы организации вычислительных машин, систем и сетей;

• многоуровневую организацию вычислительных процессов;

• классификацию и состав средств вычислительной техники;

• принципы построения основных устройств ВМ;

• интерфейсы ВМ;

• архитектурные и конструктивные принципы построения компьютеров (персональных ВМ);

• микропроцессорные комплекты, микроконтроллеры, сигнальные процессоры, периферийные БИС;

владеть:

• специальной терминологией в области вычислительной техники;

• принципами и методами программирования микропроцессорных систем;

• принципами и методами организации работы с микроконтроллерами;

уметь:

• оценивать производительность и стоимость ВМ и систем;

• выбирать средства при проектировании систем автоматизации и управления;

• программировать и отлаживать системы с микроконтроллерами.

1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем),

усвоение которых студентами необходимо

для изучения данной дисциплины

Дисциплина «Вычислительные машины, системы и сети» основывается на знаниях:

• математического анализа;

• теории вероятности;

• математической статистики;

• методов алгоритмизации и программирования;

• сетевых технологий.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Наименование тем, их содержание и объем в часах

2.2. Содержание тем дисциплины

Тема 1. Введение в дисциплину

Структура дисциплины «Вычислительные машины, системы и сети», ее место в программе профессиональной подготовки. Основные понятия, принципы построения и характеристики вычислительных машин. Краткий обзор истории развития вычислительной техники. Средства вычислительной техники – основа построения автоматических и автоматизированных систем управления.

Тема 2. Модели вычислений

Системы счисления. Представление чисел в ЭВМ. Обратные и дополнительные коды. Выполнение арифметических операций с двоичными числами. Многоуровневая организация вычислительных процессов. Аппаратные и программные средства, классификация, назначение.

Тема 3. Понятия о функциональной, структурной организации и архитектуре вычислительных машин

Понятие процессора. Система команд ВМ: форматы команд, способы адресации и списки операций. Принципы работы устройств управления процессоров. Классификация и особенности организации современных процессорных устройств (СISC-, RISC-, VLIW-, суперскалярные и суперконвейерные процессоры). Основные характеристики ВМ, методы оценки. Влияние технологии производства интегральных схем на архитектуру и характеристики ВМ. Классификация ВМ. Проблемы организации обмена данными между устройствами ВМ. Основы организации системы прерываний. Многоуровневые прерывания. Векторное прерывание. Организация систем ввода-вывода, периферийные устройства.

Тема 4. Системы памяти

Средства реализации памяти, архитектурные методы повышения производительности. Иерархическая организация памяти в ВМ. Классификация и сравнительная характеристика запоминающих устройств. Оперативное запоминающее устройство, принципы организации. Организация прямого доступа к памяти. КЭШ-память, принципы организации, оценки влияния на производительность. Внешние запоминающие устройства на магнитных носителях. Принципы построения внешних запоминающих устройств. Системы адресации, используемые в различных типах внешних запоминающих устройств.

Тема 5. Современные микропроцессоры, тенденции развития

Архитектурные особенности современных микропроцессорных систем (МПС). Базовая структура, основные характеристики. Программное обеспечение и проектирование МПС. Особенности программного обеспечения МПС. Состав и основные компоненты программных систем.

Тема 6. Микроконтроллеры, тенденции развития

Микроконтроллеры (однокристальные микроЭВМ) и цифровые процессоры обработки сигналов с аналоговыми устройствами ввода-вывода. Стандартные периферийные БИС. Типовой состав и основные характеристики типовых комплектов. Основы их применения. Особенности проектирования средств автоматики на основе микроконтроллеров.

Тема 7. Периферийные устройства

Типы и основные принципы построения периферийных устройств. Организация ввода-вывода, прерывания. Унификация средств обмена и интерфейсы ВМ. Принципы организации устройств сопряжения ВМ с объектом в системах управления.

Тема 8. Персональные компьютеры

Принцип открытой архитектуры. Шины, влияние на производительность. Системный контроллер и контроллер шин. Организация внутримашинных обменов.

Тема 9. Особенности организации рабочих станций и серверов

Многомашинные комплексы. Стандартные интерфейсы для связи компьютеров. Многопроцессорные системы, оценки производительности. Вычислительные системы. Повышение производительности за счет параллельной обработки. Ограничения.

Тема 10. Телекоммуникации и компьютерные сети

Централизованные и распределенные системы обработки данных. Классификация и тенденции развития систем обработки данных. Вычислительный комплекс, система, сеть – как развитие понятия ВМ в процессе эволюции средств вычислительной техники. Влияние сетевых технологий на архитектуру компьютеров. Комплексирование информационных и управляющих систем. Основные понятия о телекоммуникационных вычислительных сетях. Принципы построения локальных вычислительных сетей. ЛВС – магистральное направление развития информационно-управляющих систем с распределенной обработкой данных.

2.3. Лабораторные занятия, их наименование

и объем в часах

Окончание таблицы