МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный педагогический университет»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе ___________Г.П. Иванова
«____»_________________20___г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Архитектура компьютера
Уровень основной образовательной программы
Направление подготовки
Профиль
Форма обучения
Срок освоения ООП
Кафедра
бакалавриат
Педагогическое образование
Физика, Информатика и ИКТ
очная
5 лет
Информатики и методики преподавания математики
Разработчики:
Доценты кафедры информатики и МПМ
М.В. Богданова,
Е.А. Кубряков
Начальник учебно-методического управления __________________ (Т.В. Майзель)
Рабочая программа учебной дисциплины одобрена на заседании кафедры
информатики и методики преподавания математики
от «_31__» _августа______2011_г. Протокол № __1__
Заведующий кафедрой
__________________ (А.С. Потапов)
г. Воронеж – 2011 г.
2
Лист переутверждения рабочей программы учебной дисциплины
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Ведущий преподаватель_________________________________________
Зав. кафедрой__________________________________________________
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Ведущий преподаватель_________________________________________
Зав. кафедрой__________________________________________________
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Ведущий преподаватель_________________________________________
Зав. кафедрой__________________________________________________
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол №___ заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Ведущий преподаватель_________________________________________
Зав. кафедрой__________________________________________________
одобрена на 20__/20__ учебный год. Протокол № ___заседания кафедры
от “___”_________ 20___ г.
Ведущий преподаватель_________________________________________
Зав. кафедрой__________________________________________________
3
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Цели освоения дисциплины «Архитектура компьютера»:
 изучение ЭВМ с минимальной системой команд, алгоритма функционирования
центрального устройства управления при выполнении типовых операций, а также
ознакомление с различными типами адресации;
 формирование навыков программирования на языке ассемблера для персональных
компьютеров, совместимых с IBM PC.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
2.1. Учебная дисциплина Б3.В.ДВ6 «Архитектура компьютера» относится к вариативной
части цикла Б3 (Профессиональный цикл), дисциплины по выбору.
2.2. Для изучения данной учебной дисциплины необходимы знания, умения и навыки,
формируемые в рамках школьного курса информатики и ИКТ, языки и методы
программирования, теоретические основы информатики.
3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. В результате изучения учебной дисциплины «Архитектура компьютера» студенты
овладевают следующими знаниями, умениями и навыками:
Знания:
- классификации компьютеров;
- структурной и функциональной схемы персонального компьютера;
- назначение, виды и характеристики центральных и внешних устройств ЭВМ;
- форм представления информации в ЭВМ;
- принципов Фон-Неймана и классической архитектуры современного компьютера;
- архитектуры микропроцессора;
- понятие о языке Ассемблера (макроассемблера);
- основных методов программирования на языке Ассемблера.
Умения:
- выполнять разработку, ассемблирование и отладку простых программ;
- создавать простейшие ассемблерные программы по управлению внешними
устройствами;
- создавать ассемблерные программы для работы под управлением операционной
системы Windows;
- создавать и использовать библиотеки макрокоманд.
Навыки:
- программирования на языке Ассемблера.
4
3.2. Изучение данной учебной дисциплины направлено на формирование у обучающихся
следующих компетенций:
СК-11: способен использовать математический аппарат, методологию программирования
и современные компьютерные технологии для решения практических задач получения,
хранения, обработки и передачи информации
Структура
компетенции
знает принципы
устройства
вычислительной
техники
умеет применять
изученные методы к
решению прикладных
задач
владеет
методологией
программирования
для решения
практических задач
Основные признаки уровня
Базовый уровень
Повышенный уровень
знает основные принципы работы
компьютера и периферийных
устройств
способен написать простейшую
программу на языке Ассемблера
способен комбинировать
базовые алгоритмы
обработки данных при
решении прикладных задач
владеет навыками низкоуровневого
программирования
СК-12: способен реализовывать аналитические и технологические решении в области
программного обеспечения и компьютерной обработки информации
Структура
компетенции
знает основные
идеи, понятия и
методы в области
разработки
программного
обеспечения
способен
реализовывать
технологические
решения в области
компьютерной
обработки
информации
Основные признаки уровня
Базовый уровень
Повышенный уровень
знает области применения
различных языков
программирования, в том числе
языка Ассемблера
понимает назначение основных
узлов компьютера
умеет подбирать параметры
компьютера для решения
прикладных задач
5
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. ОБЪЕМ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Дисциплина «Архитектура компьютера» изучается в 5 семестре.
Всего
часов
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ), Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа студента (СРС) (всего)
СРС в период промежуточной аттестации
зачет (З)
Вид промежуточной
аттестации
экзамен (Э)
ИТОГО: Общая
часов
трудоемкость
зач. ед.
54
18
36
54
+
108
3
4.2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
№
п/п
Наименование раздела
учебной дисциплины
3.
История
и
современные
тенденции развития архитектуры
ЭВМ
Структурная
схема
микропроцессора
Адресация команд и данных
4.
Основной машинный цикл
1.
2.
5.
6.
Программирования на языке
Ассемблера
Специальные
возможности
Ассемблера
Виды учебной
деятельности, включая
самостоятельную работу
студентов (в часах)
Форма
текущего
контроля
4.2.1. Разделы дисциплины, виды учебной деятельности и формы контроля
Л
ЛР
ПЗ
СР
С
Все
го
2
2
-
8
12
реферат
2
2
-
10
14
отчет по ЛР
2
4
-
10
16
отчет по ЛР
2
6
-
8
16
отчет по ЛР
6
12
-
8
26
отчет по ЛР
4
10
-
10
24
отчет по ЛР
6
4.2.2. Содержание разделов учебной дисциплины
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Наименование раздела
Содержание раздела
учебной дисциплины
в дидактических единицах
История и современные История развития компьютерной техники, поколения
тенденции
развития ЭВМ и их классификация. ЭВМ с «до фонархитектуры ЭВМ
неймановской» архитектурой. Принципы фон-Неймана.
Современные «не фон-неймановские» архитектурные
принципы. Центральные и внешние устройства ЭВМ, их
характеристики. Канальная и шинная системотехника.
Общая характеристика микропроцессоров и микро-ЭВМ.
Мощность
микропроцессора.
Повышение
производительности системы. Независимость процессов,
Предвыборка. Конвейерная обработка. Многозадачность
и мультипрограммирование
Структурная
схема Архитектура режима реальных адресов и защищенного
микропроцессора
режима. Арифметическое устройство. Аккумулятор.
Счетчик адресов команд. Регистр адреса памяти. Регистр
команд. Регистр состояния. Буферные регистры.
Регистры
общего
назначения.
Принцип
микропрограммного
управления.
Управляющие
автоматы с жесткой и с хранимой в памяти логикой.
Адресация команд и Адресация информации и кодирование команд. Набор
данных
команд МП. Длина команды. Структура и формат
команды. Методы укорочения формата. Адресный код и
исполнительный адрес. Адресные и безадресные
команды. Непосредственная, прямая, косвенная и
относительная адресации
Основной
машинный Микрооперации установки, передачи, счета и сложения.
цикл
Логическое условие. Микропрограммы: выборки
команды, подготовки адреса следующей команды,
операций ввода-вывода, формирования исполнительного
адреса,
арифметических
операций,
посылочных
операций, операций передачи управления
Программирования
на Введение в программирование на языке ассемблера.
языке Ассемблера
Регистры данных, сегментов, указателей, индексов и
флагов. Режимы адресации. Типы команд. Команды
пересылки
данных.
Арифметические
команды,
логические команды и команды сдвига. Команды
передачи управления. Безусловная и условная передачи
управления. Команды управления циклами
Специальные
Команды обработки строк. Команды обработки
возможности
прерываний.
Префиксы
повторения.
Процедуры
Ассемблера
ассемблера. Использование макроопределений. Создание
программных
комплексов.
Использованием
программирования
клавиатуры,
видеоадаптеров,
последовательного и параллельного интерфейсов
7
4.2.3. Образовательные технологии
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Наименование раздела
Образовательные технологии
учебной дисциплины
История и современные тенденции Лек.: вводная лекция
развития архитектуры ЭВМ
Л.Р.: защита рефератов
Структурная схема микропроцессора
Лек.: лекция с проблемным изложением
Л.Р.: занятие-практикум
Адресация команд и данных
Лек.: лекция-информация
Л.Р.: занятие-практикум
Основной машинный цикл
Лек.: лекция-информация, лекция с
проблемным изложением
Л.Р.: занятие-практикум
Программирования
на
языке Лек.: лекция-информация, лекция с
Ассемблера
проблемным изложением
Л.Р.: технология учебного исследования,
занятие-практикум
Специальные
возможности Лек.: лекция-информация, лекция с
Ассемблера
проблемным изложением
Л.Р.: технология учебного исследования,
занятие-практикум
4/10 ч. (29%) - интерактивных занятий от объема аудиторных занятий.
4.2.4. Лабораторный практикум
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Наименование раздела
учебной дисциплины
История
и
современные
тенденции
развития
архитектуры ЭВМ
Структурная
схема
микропроцессора
Адресация команд и данных
Наименование
лабораторных работ
1. Защита рефератов
2. Лабораторная работа «Знакомство с
моделью ЭВМ»
3. Лабораторная работа «Представление
программ и данных в памяти
компьютера»
4. Лабораторная работа
«Программирование простейших
алгоритмов»
Основной машинный цикл
5. Лабораторная работа «Изучение
основного машинного цикла»
6. Лабораторная работа «Изучение
микропрограмм операций»
7. Контрольная работа
Программирования на языке 8. Лабораторная работа «Технология
Ассемблера
программирования на языке Ассемблера»
9. Лабораторная работа
«Программирование вычислительных
задач»
Всего
часов
2
2
4
6
12
8
Специальные
Ассемблера
6.
10. Лабораторная работа «Способы
организации ветвлений»
11. Лабораторная работа «Особенности
реализации циклов»
12. Лабораторная работа «Особенности
использование ассемблерных вставок»
13. Лабораторная работа «Ассемблерные
вставки в процедуры и функции»
возможности 14. Лабораторная работа «Работа со
строками на Ассемблере»
15. Лабораторная работа «Организация
работы с массивами»
16. Лабораторная работа «Процедуры и
макросы Ассемблера»
17. Лабораторная работа
«Программирование внешних устройств»
18. Контрольная работа
ИТОГО:
10
32
4.3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА
4.3.1. Планирование СРС
№
Наименование раздела
п/п
учебной дисциплины
1.
История и современные
тенденции
развития
архитектуры ЭВМ
2.
Структурная
схема
микропроцессора
3.
Адресация
команд
и
данных
4.
Основной машинный цикл
5.
Программирования
на
языке Ассемблера
6.
Виды СРС
Обязательные задания с выбором раздела
дисциплины
1. Составление тематического
аннотированного каталога Интернет-ресурсов
2. Составление терминологического словаря
3. Создание концептуальных, сравнительных
таблиц по разделу дисциплины
4. Подготовка доклада по разделу дисциплины
5. Разработка тестовых заданий по разделу
дисциплины
Специальные возможности
Ассемблера
Всего
часов
8
10
10
8
8
10
Обязательные задания для СРС по всем разделам дисциплины:
- подготовка к лекциям и лабораторным работам;
- поиск теоретического и иллюстративного материала в сети Интернет;
- выполнение индивидуальных заданий.
5. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И РЕЗУЛЬТАТОВ
ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
9
В ходе текущего контроля оцениваются достижения студентов в процессе освоения
дисциплины. В качестве оценочных средств используются: отчеты по лабораторным
работам, выступление с докладом, защита реферата, выполнение индивидуальных
аудиторных и внеаудиторных работ, различные виды тестирования.
Промежуточная аттестация студентов по дисциплине предполагает зачет в 5 семестре,
который проводится в соответствии с «Положением о проведении текущего контроля
успеваемости и промежуточной аттестации студентов ВГПУ».
Вопросы для подготовки к зачету
1. История развития вычислительной техники.
2. Классификация компьютеров.
3. Принципы фон Неймана и классическая архитектура компьютера.
4. Канальная и шинная системотехника.
5. Функциональная схема персонального компьютера.
6. Архитектура микропроцессора.
7. Материнская плата.
8. Система команд микропроцессора.
9. Команды и данные. Форматы данных.
10. Прерывания базовой системы ввода-вывода (BIOS) и операционной системы.
11. Ассемблирование и дизассемблирование.
12. Отладка и трассировка программ.
13. Понятие о макроподстановке. Макрокоманда.
14. Параметры макрокоманды.
15. Библиотека макрокоманд.
16. Макроассемблер.
17. Реализация управляющих конструкций (if-then-else, while-do и т.д.) языков высокого
уровня средствами макропрограммирования.
18. Параллельный и последовательный интерфейсы.
19. Внешние запоминающие устройства.
20. Устройства ввода и вывода информации.
21. Видеокарты.
22. Принтеры.
23. Манипуляторы.
24. Накопители на гибких и жестких магнитных дисках.
25. Оптические диски.
26. Сканирующие устройства.
27. Контроллеры внешних устройств.
28. Драйверы устройств.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Основная литература
1. Догадин Н. Б.. Архитектура компьютера. Учебное пособие [Электронный ресурс] /
М.:БИНОМ.
Лаборатория
знаний,2012.
-272с.
URL:
http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=222842
10
2. Пятибратов А. П., Гудыно Л. П., Кириченко А. А.. Вычислительные системы, сети и
телекоммуникации. Учебник [Электронный ресурс] / М.:Финансы и статистика,2013. -736с. 978- URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=220195
3. Назаров С. В., Широков А. И.. Современные операционные системы [Электронный
ресурс] / М.:Интернет-Университет Информационных Технологий,2011. -280с. – URL:
http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=233197
6.2. Дополнительная литература
1. Assembler : практикум / В.И.Юров. — 2-е изд. — СПб. : Питер, 2004. — 399с.
2. Толстобров А.П. Архитектура ЭВМ. / Воронеж: ВГУ, 2000. – 93 с.
6.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
DosBox,
TASM,
TurboPascal (ассемблерные вставки),
модель ЭВМ SIM,
Учебный
курс
"Архитектура
ЭВМ
и
http://www.intuit.ru/studies/courses/535/391/info
язык
Ассемблера"
/
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Требования к аудиториям (помещениям, местам) для проведения занятий:
Лекционные аудитории и компьютерные классы для проведения лабораторных работ
должны быть оснащенные мультимедийным оборудованием для проведения интерактивных
занятий1.
Подключение к сети Интернет в компьютерном классе – обязательно, в лекционной
аудитории – желательно.
7.2. Требования к оборудованию рабочих мест преподавателя и обучающихся:
РМП: Мультимедийное оборудование1.
РМО: компьютеры, подключенные к сети Интернет. Необходимо наличие
общедоступного сетевого диска для обмена информацией.
В компьютерном классе должно быть установлено следующее программное
обеспечение:
- ОС Windows (не ниже ХР);
- MS Office 2007 (2010): Word, Excel, PowerPoint и др.;
- Web-браузеры: Internet Explorer, Mozilla Firefox, Opera и др. с поддержкой Flash и
Java (TM).
1
Ноутбук (компьютер) с аудиоколонками, видеопроектор, интерактивный экран.