230100.62-06 Организация ЭВМ и систем

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ
УЧЕБНЫЙ ПЛАН № 4049 (В ЕИСУ)
ФУО.032.62(03).2014
Код ООП
230100.62-06-2011
09.03.01-06-2011
Направление/ Специальность
Профиль/ Программа магистратуры/
Специализация
Код модуля
по ООП
Информатика и
вычислительная
техника
Вычислительные машины, комплексы, системы и сети: аппаратнопрограммная реализация
Б3.ОМ.03
1
Программа модуля составлена авторами:
№ п/п
ФИО
Ученая степень,
ученое звание
1
Кулюкин В.П.
-
Должность
Кафедра
Ст. препод.
МПТ
Подпись
Программа модуля одобрена на заседании кафедр:
1
Наименование кафедры
Дата
Кафедра микропроцессорной техники
24.04.2014
1
Код разделов и тем
ФИО заведующего кафедрой
Д.Г. Матюнин
Подпись
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел, тема
дисциплины*
Р1
Введение
Р2
Структура простого
процессора
Р3
Представление информации в ЭВМ
Р4
Организация связей
компонентов ЭВМ и
периферийных
устройств
Р5
Организация памяти
Р6
Организация вводавывода информации в
ЭВМ
Р7
Организация высокопроизводительных
вычислительных систем
Содержание
Общие сведения об ЭВМ. История развития, функциональная и
структурная организация. Структурная схема простейшей ЭВМ.
Понятие интерфейса. Основы взаимодействия аппаратуры и
программного обеспечения в вычислительных системах. Основные параметры ЭВМ
Основные принципы архитектуры фон Неймана. Основные
устройства процессора и их элементы. Принципы программного
и микропрограммного управления. Гарвардская архитектура.
Архитектура на базе стека.
Данные и команды. Системы счисления. Прямой, обратный и дополнительный коды. Числа с фиксированной и
плавающей запятой. Кодирование символьной информации. Система команд. Формат машинных команд. Способы адресации.
Назначение и классификация интерфейсов. Понятие системного интерфейса ЭВМ. Понятие шины, основные
принципы организации. Шины расширения, сокеты, слоты. Стандартные внутренние и внешние шины: PCI, AGP,
ISA, EISA, VLB, ATA/IDE, SCSI, LPC. Коммуникационные средства: порты LPT, COM, шина USB.
Иерархическая структура памяти ЭВМ. Классификация,
основные параметры и характеристики запоминающих
устройств. Память с произвольным доступом, ассоциативная память, стек. Сегментно-страничная организация оперативной памяти. Виртуальная память. Сверхоперативная
память, кэш-память, постоянные запоминающие устройства. Внешняя память. Запоминающие элементы устройств
памяти.
Организация программного ввода-вывода. Ввод-вывод по
прерыванию. Система прерываний. Устройства последовательного и параллельного ввода-вывода. Назначение и основные характеристики системы прямого доступа к памяти.
Особенности архитектуры процессоров для высокопроизводительных вычислительных систем. Параллельные вычисления. Системы: “Одиночный поток команд, множественный поток данных”, ”Множественный поток команд,
2
Код разделов и тем
Раздел, тема
дисциплины*
Содержание
множественный поток данных”. Многомашинные и многопроцессорные системы обработки данных.
Перспективы развиПовышение уровня параллелизма на базе системы команд.
Р8
тия вычислительных
Многоядерность. Кластерные системы. Нейрокомпьютекомплексов и систем
ры. Квантовые компьютеры.
* Дисциплина может содержать деление только на разделы, без указания тем
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
5.1. Рекомендуемая литература
5.1.1 Основная литература
1 Новожилов О.П. Архитектура ЭВМ и систем: учебное пособие для бакалавров/ – М.: Издательство Юрайт, 2012. – 527 с.
2 Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник. 2-е изд. СПб.: Питер, 2011.–
688 с.
2 Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ. 2-е изд., переработ. и доп.: СПб.: БХВ-Петербург, 2010. –
352с.
3. Костров Б.В., Ручкин В.Н. Архитектура микропроцессорных систем. – М.: Издательство Диалог-МИФИ, 2007. – 304 с.
5.1.2. Дополнительная литература
1 Гергель В.П. Высокопроизводительные вычисления для многопроцессорных многоядерных систем: Учебник – М.: Издательство МГУ, 2010.- 544 с.
2 Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры – 3-е изд., переработ. и доп. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 448 с.
2 Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия: 2-е издС
3 Гук М. Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2003.– 528 с.
4 Агуров П.В. Практика программирования USB. -СПб: БХВ - Петербург, 2006. - 624 с.
5 Казаринов Ю.М., Номоконов В.Н., Филиппов Ф.В. Применение микропроцессоров и микроЭВМ в радиотехнических системах. Учеб. пособие для радиотехн.спец.вузов. – М.: Высш.шк.,
1988. – 207 с.
5.1.3. Методические разработки
1 Программирование на языке ассемблера для WINDOWS: методические указания к лабораторному практикуму по дисциплине «Программирование на ассемблере»/сост. В.П. Кулюкин. – Екатеринбург:УрФУ,2010. - 80 с.
2 Кодирование информации в ЭВМ: методические указания к лабораторному практикуму/сост.
В.П. Кулюкин. – Екатеринбург:УрФУ,2013. - 44 с.
3 Организация высокопроизводительных вычислительных систем: учено-методическое пособие
по дисциплине «Организация ЭВМ и систем» /автор-сост.А.А.Шегал. – Екатеринбург: УрФУ,
2010. - 136 с.
4 Организация ЭВМ и систем. Однопроцессорные ЭВМ. Часть 1,2,3,: Конспект лекций/ И.В.
Хмелевский, В.П. Битюцкий, 2-е изд., испр. и допол. Екатеринбург: ГОУ ИПО УГТУ-УПИ, 2005.
5.2. Электронные образовательные ресурсы
Не используются
5.3.
Программное обеспечение
3
Microsoft WindowsXP
Компиляторы языка Assembler, интерактивная среда 8051IDE.
http://study.ustu.ru/ - Портал информационно-образовательных ресурсов УрФУ
http://ru.wikipedia.org – Википедия – свободная энциклопедия
Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
5.4.
Не предусмотрено.
Информационные сервисы, обеспечивающие учебный процесс
5.5.
1) Локальный кафедральный сервер, содержащий учебные и методические материалы
2) http://fat.ustu.ru – сервер факультета, где можно узнать расписание занятий
10. ПЕРЕЧЕНЬ КЛЮЧЕВЫХ СЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
№ раздела
Р1
Р2
Р3
Р4
Р5
Р6
Р7
Р8
Наименование
раздела, темы
Введение в
Структура простого
процессора
Организация связей
компонентов ЭВМ и
периферийных
устройств
Организация связей
компонентов ЭВМ и
периферийных
устройств
Организация памяти
Организация вводавывода информации в
ЭВМ
Организация высокопроизводительных вычислительных систем
Перспективы развития
вычислительных комплексов и систем
Ключевые слова
Функциональная и структурная организация ЭВМ. Структура
ЭВМ. Интерфейс. Параметры ЭВМ.
Архитектура фон Неймана, гарвардская архитектура, программное управление, микропрограммное управление.
Системы счисления, целые числа, числа с фиксированной и плавающей запятой, кодирование символов, Форматы команд, способы адресации.
Системный интерфейс ЭВМ. Шина. Шины расширения.
Сокеты, слоты. Стандартные внутренние и внешние шины:
PCI, AGP, ISA, EISA, VLB, ATA/IDE, SCSI, LPC, USB.
Порты LPT, COM,
Основные параметры и характеристики запоминающих
устройств. Память с произвольным доступом, ассоциативная память, стек. Сегментно-страничная организация.. Виртуальная память. Сверхоперативная память, кэш-память,
постоянные запоминающие устройства. Внешняя память.
Запоминающие элементы устройств памяти.
Программный ввод-вывод. Ввод-вывод по прерыванию. Система прерываний. Система прямого доступа к памяти.
Параллельные вычисления. Системы: ОКМД, МКМД. Суперскалярные, векторные, матричные, систолические системы.
Элементная база. Кластеры. Нейрокомпьютеры. Квантовые
компьютеры.
4