МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
|
« УТВЕРЖДАЮ»
|
|
Заведующий кафедрой
информационной безопасности
|
|
|
|
______________/ П.Н. Корнюшин /
(подпись)
|
|
«__1__»___сентября____2012_г.
|
УЧЕБНО МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
Аппаратные средства вычислительной техники
090104.65 «Комплексная защита объектов информатизации»
Школа естественных наук
Кафедра Информационной безопасности
курс ___3____ семестр __5______
лекции _51__ час.
практические занятия___-__час.
с еминарские занятия____-____час.
лабораторные работы__17___час.
курсовая работа ____-______час.
аудиторная нагрузка___68_____ час.
самостоятельная работа студента __62__ час.
реферативные работы (0)
контрольные работы (0)
зачет ____-_______ семестр
экзамен_____5_____семестр
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного приказом № 331 от 14.04.2000
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании
кафедры информационной безопасности «__7_» __июня___2012_г.
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н. П.Н. Корнюшин
Составитель _______к.т.н., доцент Верещагина Е.А.
Содержание
Содержание 2
Аннотация учебно-методического комплекса дисциплины «Аппаратные средства вычислительной техники» 3
Программно-управляемый ввод/вывод 195
Программно-управляемый ввод/вывод; 221
1.Понятие прерывания центрального процессора 239
3.Задание для самостоятельной работы 243
4.Выполнение лабораторной работы 243
Аннотация учебно-методического комплекса дисциплины «Аппаратные средства вычислительной техники»
Учебно-методический комплекс дисциплины «Аппаратные средства вычислительной техники» разработан для студентов 3 курса специальности 090104.65 «Комплексная защита объектов информатизации» в соответствие с требованиями ГОС ВПО.
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 130 час. Учебным планом предусмотрены лекционные занятия (51 часа), лабораторные работы студента (17 часов), самостоятельная работа студента (62 часа). Дисциплина реализуется на 3 курсе в 5 семестре.
Дисциплина «Аппаратные средства вычислительной техники» даёт студентам представление о цифровых устройствах (включая элементную базу), на основе которых строятся цифровые вычислительные системы, в том числе системы, используемые в научных исследованиях и эксперименте, в системах связи и телекоммуникаций, в измерительных и информационных системах и в системах автоматического управления. В результате у студентов должно сформироваться представление о принципах функционирования, разновидностях, способах реализации, областях применения, направлении развития и, как следствие, возможностей использования на практике цифровой вычислительной техники. Приобретение знаний и умений обеспечиваются в соответствии с ГОС ВПО, содействует формированию профессионального воззрения на уровень и тенденции развития информационных технологий и приобретения навыков системного подхода к решению сложных алгоритмических задач, связанных с созданием.
Учебно-методический комплекс дисциплины включает в себя:
рабочую учебную программу дисциплины;
конспекты лекций;
материалы для практических занятий;
материалы для организации самостоятельной работы студентов;
контрольно-измерительные материалы;
список литературы;
глоссарий.
Автор–составитель учебно-методического комплекса к.т.н., профессор кафедры информационной безопасности школы естественных наук ДВФУ к.т.н., доцент Верещагина Е.А.
Зав. кафедрой информационной безопасности
_______________ д.ф.-м.н. П.Н.Корнюшин
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
|
«УТВЕРЖДАЮ»
|
|
Заведующий кафедрой
информационной безопасности
|
|
|
|
______________/ П.Н. Корнюшин_
(подпись)
|
|
«_1_» __сентября__2012 г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Аппаратные средства вычислительной техники
090104.65 «Комплексная защита объектов информатизации»
Форма обучения - очная
Школа Естественных наук
Кафедра Информационной безопасности
курс ___3____ семестр __5______
лекции _51__ час.
практические занятия___-__час.
семинарские занятия____-____час.
лабораторные работы__17___час.
курсовая работа ____-______час.
аудиторная нагрузка___68_____ час.
самостоятельная работа студента __62__ час.
реферативные работы (0)
контрольные работы (0)
зачет ____-_______ семестр
экзамен_____5_____семестр
Рабочая программа учебной дисциплины составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования №331 от 14 апреля 2000 года.
Рабочая программа учебной дисциплины обсуждена на заседании кафедры информационной безопасности «_7__» ____июня___2012 г.
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н. П.Н. Корнюшин
Составитель _______ к.т.н., доцент Верещагина Е.А.
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «__» _______________20 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись) (И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись) (И.О. Фамилия)
Аннотация
Дисциплина «Аппаратные средства вычислительной техники» даёт студентам представление о цифровых устройствах (включая элементную базу), на основе которых строятся цифровые вычислительные системы, в том числе системы, используемые в научных исследованиях и эксперименте, в системах связи и телекоммуникаций, в измерительных и информационных системах и в системах автоматического управления. В результате у студентов должно сформироваться представление о принципах функционирования, разновидностях, способах реализации, областях применения, направлении развития и, как следствие, возможностей использования на практике цифровой вычислительной техники. Приобретение знаний и умений обеспечиваются в соответствии с ГОС ВПО, содействует формированию профессионального воззрения на уровень и тенденции развития информационных технологий и приобретения навыков системного подхода к решению сложных алгоритмических задач, связанных с созданием.
Данный курс предназначен для специальности 090104.65 «Комплексная защита объектов информатизации», относится к циклу общепрофессиональных дисциплин.
Цели и задачи дисциплины
Цель: подготовка специалиста к деятельности, связанной с эксплуатацией и обслуживанием аппаратуры и оборудования, оснащенных современными средствами вычислительной техники, в подразделениях ФСБ России, ФАПСИ при Президенте РФ, СВР РФ и МО РФ.
Задачи:
овладение основами вычислительной техники; изучение принципов построения средств вычислительной техники (СВТ) и основных особенностей различных классов ЭВМ;
освоение принципов работы микропроцессорных систем, архитектуры и принципов работы ПЭВМ;
овладение аппаратно-программными средствами диагностики ПЭВМ;
ознакомление с перспективными направлениями развития СВТ.
По завершении обучения дисциплине «Аппаратные средства вычислительной техники» студент должен:
знать:
историю развития, состояние и тенденции развития вычислительной техники;
классификацию вычислительных машин и основные характеристики различных классов ЭВМ;
архитектуру, принципы построения и работы ЭВМ и их основных узлов;
архитектуру и возможности микропроцессорных комплектов;
принципы построения и работы ПЭВМ;
аппаратно-программные средства диагностики ПЭВМ.
уметь:
использовать программные и аппаратные средства персонального компьютера.
владеть:
навыками чтения электронных схем;
профессиональной терминологией;
навыками безопасного использования технических средств в профессиональной деятельности.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
РАЗДЕЛ 1. Элементы и узлы ЭВМ (12 час.)
Тема 1. Основные понятия алгебры логики. (4 часа)
Логические операции. Синтез комбинационных схем. Базовые логические элементы компьютера («И», «ИЛИ», «НЕ»). Конструирование на их базе основных логических блоков компьютера.
Тема 2. Устройства с памятью. (4 часа)
Организация процессора и основной памяти. Построение преобразователей информации и устройств с памятью.
Тема 3. Типовые узлы ЭВМ. (4 часа)
Организация взаимодействия основных устройств ЭВМ. Характеристика интерфейса периферийных устройств.
РАЗДЕЛ 2. Периферийные устройства ЭВМ (10 час.)
Тема 1. Организация системы ввода – вывода информации, классификация периферийных устройств. (1 часа)
Тема 2. Аппаратная и программная поддержка работы периферийных устройств: контроллеры, адаптеры, мосты, прямой доступ к памяти, приостановки, прерывания, драйверы. (1 часа)
Тема 3. Современные и перспективные интерфейсы и шины ввода – вывода. (2 часа)
Тема 4. Накопители на магнитных и оптических носителях. (2 часа)
Тема 5. Видеоподсистема: мониторы, видеоадаптеры, видеопроекторы. (2 ч)
Тема 6. Принципы обработки звуковой информации. (2 часа)
РАЗДЕЛ 3. Микропроцессоры (11 час.)
Тема 1. Архитектура и структурное построение. (5 часа)
Функционально-структурные особенности микропроцессоров (МП). Формат команд центрального процессора. Режимы адресации. Процессоры со сложным набором команд (CISC-процессоры). Типовая архитектура и последовательность выполнения команд центральным процессором. Структура центрального процессора и взаимодействие с МП-системой. Регистрово-ориентированные архитектуры (RISC-архитектуры). Типы операндов и иерархия памяти. Многочисленные перекрывающиеся окна регистров. Наборы команд, ориентированные на регистровую архитектуру. Конвейеризация и регистровая память. Микроархитектура процессора RISC II университета Беркли.
Тема 2. Микропроцессорные системы. (6 часа)
Взаимодействие центрального процессора с памятью МП-системы и устройствами
ввода/вывода. Магистрально-модульная структура микропроцессорных систем. Подсистема ввода/вывода в системах с магистрально-модульным интерфейсом. Архитектура интерфейса и режимы обмена данными с устройствами ввода/вывода. Основные сведения о режимах обмена данными с УВВ: программный обмен, обмен по прерываниям (система прерываний) и по прямому доступу к памяти. Шины ввода/вывода ISA, EISA, PCI. Особенности интерфейсы и конструктивного оформления в измерительных системах и системах на базе промышленных компьютеров. Микросистемы с гарвардской архитектурой.
РАЗДЕЛ 4. Архитектура и принципы работы ПЭВМ (9 час.)
ПЭВМ. Архитектура современных ПЭВМ. Системная плата, ее назначение, основные элементы и их взаимодействие в системе. Системная магистраль. Основные стандарты системных магистралей (шин). Буферизация шин. Управление системной магистралью.
Адаптеры внешних устройств (платы расширения).
РАЗДЕЛ 5. ПЭВМ, рабочие станции и серверы (9 час.)
Использование ПЭВМ в системе обработки информации. ПЭВМ, АРМ, средства обработки сигналов на базе ПЭВМ, архитектура рабочих станций и серверов. Итоги изучения дисциплины.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Тематика лабораторных работ
Элементы и узлы ЭВМ
Системы прерываний
Способы адресации
КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Вопросы к экзамену
История развития вычислительной техники, поколения ЭВМ.
Представление информации в компьютере. Позиционные и непозиционные системы счисления. Двоичный алфавит.
Двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная системы счисления. Перевод чисел из двоичной, восьмеричной, шестнадцатеричной систем счисления в десятичную и обратно.
Арифметические действия в позиционных системах счисления.
Представление информации в ЭВМ, методы кодирования информации.
Структура ЭВМ и назначение ее элементов.
Основы алгебры логики.
Основные логические элементы ЭВМ.
Логические функции.
Построение таблиц истинности.
Законы логики.
Синтез логических схем.
Общая структура центрального процессора.
Назначение и основные элементы центрального процессора.
Микропроцессорная техника.
Элементы памяти, их назначение, возможности и принцип работы.
Структура памяти ПЭВМ.
Системы прерываний.
Назначение, принцип работы и организация системы прерывания ЭВМ.
Системы ввода-вывода.
Назначения и возможности интерфейсов, основные интерфейсы ЭВМ.
Назначение, состав и технические характеристики периферийного оборудования ЭВМ. Периферийное оборудование ПЭВМ.
Средства ввода информации в ЭВМ. Клавиатура и графический манипулятор, назначение возможности и принцип работы.
Средства отображения информации. Видеомонитор, назначение, принцип работы и его технические характеристики.
НГМД, назначение, принцип работы и его технические характеристики. Принтер, назначение, принцип работы и его технические характеристики. Устройство ввода информации CD-ROM, назначение, принцип работы и его технические характеристики.
Понятие микропроцессора (МП).
Виды технологии производства МП. Поколения МП и их основные характеристики.
Обобщенная структура МП.
Основные промышленные линии микропроцессоров.
Перспективные МП ПЭВМ. Микропроцессорные комплекты.
Архитектура современных ПЭВМ.
Системная плата, ее назначение, основные элементы и их взаимодействие в системе.
Системная магистраль. Основные стандарты системных магистралей (шин).
Буферизация шин. Управление системной магистралью.
Подключение дополнительных и интерфейсных схем.
Адаптеры внешних устройств (платы расширения).
Использование ПЭВМ в системе обработки информации. ПЭВМ, АРМ, средства обработки сигналов на базе ПЭВМ, архитектура рабочих станций и серверов.
Универсальные и специальные ЭВМ высокой производительности.
Архитектура специализированных вычислительных комплексов.
Архитектура комплексов, ориентированных на ПО, машины баз данных.
ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ
Учебным планом не предусмотрено.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
Долгий Э. Правильный выбор //Экспресс-Электроника”. 2003. №11.—
Шкелев Е.И. Электронные цифровые системы и микропроцессоры: Учебное пособие. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 2004. – 153 с.
Евстафьев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL – 2-е изд., стер. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2004. – 288 с. (Серия «Мировая электроника»)
Дополнительная литература
Информатика 2003 /А.П. Алексеев
Программируемые логические контроллеры VIPA System 200 V 2004 /М. Ананских
Интернет ресурсы
http://home.samgtu.ru/~auts/books/danilushkin_tutorial_2007.pdf Данилушкин И.А. «Аппаратные средства и программное обеспечение систем промышленной автоматизации: Учебное пособие», Учеб.пособ., Самара, 2005г.
www.prosoft.ru/cms/f/382047.pdf Александр Буравлев «Компьютерные модули: стандарты, спецификации и основные принципы использования», Статья,2009г,стр 15
http://window.edu.ru/resource/655/76655 Майер Р.В. Как стать компьютерным гением или книга о информационных системах и технологиях. - Глазов: ГГПИ, 2008. - 203 с.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
Школа естественных наук ДВФУ
КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ
по дисциплине «Аппаратные средства вычислительной техники»
|
