«Весна — лето 2024»

Рабочая программа учебной дисциплины "Архитектура аппаратных средств"

Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе ФГОС среднего профессионального образования по специальности 09.02.02 «Компьютерные сети» (базовой подготовки).

Олимпиады: Информатика 1 - 11 классы

Содержимое разработки



УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ТАМБОВСКОЕ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРоФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«МНОГООТРАСЛЕВОЙ КОЛЛЕДЖ»












РАБОЧАЯ ПРОГРАММа УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ



ОП.03. АРХИТЕКТУРА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ






















Моршанск

ОДОБРЕНО

Предметной (цикловой) комиссией

общепрофессиональных и специальных социально-экономических дисциплин

протокол №___ «____»________20___ г.

Председатель предметной

(цикловой) комиссии

_________________ Г.А. Катюхина

УТВЕРЖДАЮ


Заместитель директора по УПР


________________ Т.Г. Парамзина


«_____»_________________20___г.




Рабочая программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) среднего профессионального образования по специальности _ 09.02.02 «Компьютерные сети» (базовой подготовки)


Организация-разработчик: Тамбовское областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Многоотраслевой колледж»


Разработчик:


Катюхина Галина Александровна - преподаватель специальных дисциплин




Эксперт от работодателя1: _____________ /Т.С. Ионова/

Главный специалист-эксперт по автоматизации Государственного учреждения – Управления Пенсионного фонда Российской Федерации в г. Моршанске и Моршанском районе








СОДЕРЖАНИЕ


стр.

  1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


4

  1. СТРУКТУРА и содержание УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

6

  1. условия реализации РАБОЧЕЙ программы учебной дисциплины

11

  1. Контроль и оценка результатов Освоения учебной дисциплины

13


1. паспорт РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


АРХИТЕКТУРА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ


1.1. Область применения программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью примерной основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 09.02.02 Компьютерные сети, укрупненной группы специальностей 09.00.00 Информатика и вычислительная техника.


Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в основной программе подготовки специалистов в области информационных систем, а так же в подготовке и переподготовке специалистов при освоении профессий рабочего 14995 Наладчик технологического оборудования.


1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: общепрофессиональная дисциплина профессионального цикла.


1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:


В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:

  • определять оптимальную конфигурацию оборудования и характеристики устройств для конкретных задач;

  • идентифицировать основные узлы персонального компьютера, разъемы для подключения внешних устройств.


В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

  • построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности;

  • принципы работы основных логических блоков систем;

  • параллелизм и конвейеризацию вычислений;

  • классификацию вычислительных платформ;

  • принципы вычислений в многопроцессорных и многоядерных системах;

  • принципы работы кэш-памяти;

  • повышение производительности многопроцессорных и многоядерных систем;

  • энергосберегающие технологии.


В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать общими компетенциями:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.


В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать профессиональными компетенциями:

ПК 1.2. Осуществлять выбор технологии, инструментальных средств и средств вычислительной техники при организации процесса разработки и исследования объектов профессиональной деятельности.

ПК 2.3. Обеспечивать сбор данных для анализа использования и функционирования программно-технических средств компьютерных сетей.

ПК 3.1. Устанавливать, настраивать, эксплуатировать и обслуживать технические и программно-аппаратные средства компьютерных сетей.

ПК 3.6. Выполнять замену расходных материалов и мелкий ремонт периферийного оборудования, определять устаревшее оборудование и программные средства сетевой инфраструктуры.


1.4. Количество часов на освоение программы дисциплины:

всего максимальной учебной нагрузки обучающегося - 102 часа, в том числе:

-обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося - 68 часов;

-самостоятельной работы обучающегося - 34 часа.





















2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы


Вид учебной работы

Объем часов

Максимальная учебная нагрузка

102

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

68

в том числе:


лабораторная работа

-

практическая работа

24

курсовая работа (проект)

-

Самостоятельная работа обучающегося (всего)

34

в том числе:




16

самостоятельная проработка конспектов занятий, учебной литературы, учебных пособий; самостоятельное изучение отдельных вопросов (с целью углубления знаний по заданию преподавателя) с последующим оформлением реферата; подготовкой презентации;


подготовка к практическим занятиям с использованием методических рекомендаций преподавателя, оформление отчетов по практическим занятиям, подготовка к их защите

решение задач, практических заданий по отдельным темам дисциплины;



8,5


подготовка к различным видам контроля знаний.


9,5

Итоговая аттестация в форме дифференцированного зачета

2.2. Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины «Архитектура аппаратных средств»

Наименование разделов и тем

Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект)

Объем часов

Уровень освоения

1

2

3

4

Раздел 1. Представление информации в вычислительных системах



38


Тема 1.1. Арифметические основы ЭВМ

Содержание учебного материала

2

1

1

Системы счисления. Непозиционные и позиционные системы счисления. Системы счисления, используемые в ЭВМ. Свойства по­зиционных систем счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Форматы хранения чисел в ЭВМ. Алгебраическое представление двоичных чисел: прямой, обратный и дополнительные коды. Опера­ции с числами в прямом двоичном, восьмеричном и шестнадцатеричном кодах.

Практические занятия

6

3

Перевод целых чисел из одной системы счисления в другую.

Арифметические операции в системах счисления.

Самостоятельная работа обучающихся

Работа с основной и дополнительной литературой. Подготовка сообщений по темам:

«Представление чисел в ЭВМ», «Операции с числами», «Алгоритмы умножения и деления»

2

Тема 1.2. Логические элементы и узлы ЭВМ

Содержание учебного материала

8

1

1

Базовые логические операции и схемы. Таблицы истинности.

Законы булевой алгебры.

2

Классификация логических устройств. Типовые функциональные узлы комбинационных логических устройств: мультиплексоры и демультиплексоры, преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы. Синтез логических устройств. сумматоры, полусумматоры

2

3

Последовательные логические устройства. Назначение и классификация триггерных устройств.

2

4

Функциональные узлы последовательных логических устройств: регистры, счетчики.

2

Практические занятия

12

3

Определение истинности или ложности логических высказываний, высказывательных форм.

Построение таблиц истинности.

Изучение работы базовых логических элементов.

Построение логических схем по заданному булевому выражению.

Построение комбинационных логических схем, триггеров, сумматоров.

Исследование счетчиков, арифметико – логического устройства.

Самостоятельная работа обучающихся

Работа с литературой. Подготовка к практическим работам, сообщений и рефератов по темам:

«D и T триггеры», «Технологии изготовления микросхем», «Преобразование логических формул», «Тактовые генераторы», «Комбинационные и арифметические схемы»

8

Раздел 2. Персональный компьютер


56


Тема 2.1. Основы построения ПК

Содержание учебного материала

4

1

1

Понятие архитектуры и структуры компьютера. Принципы (архитектура) фон Неймана.

2

Основные компоненты ЭВМ. Основные типы архитектур ЭВМ.

2

Самостоятельная работа обучающихся

Работа с основной и дополнительной литературой. Подготовка сообщений по темам:

«Архитектура фон Неймана, шинная архитектура и канальная архитектура, их сравнительный анализ» «Архитектура закрытого типа»

2

3

Тема 2.2. Процессор, структура и функционирование

Содержание учебного материала

8

2

1



Функциональная структура процес­сора. Устройство управления: назначение и упрощенная функцио­нальная схема. Регистры микропроцессорной памяти (МПП). Арифметико-логическое устройство (АЛУ): назначение, структура, функционирования.

2

Интерфейсная часть процессора: назначение, состав, функциони­рование.

Структура команды процессора. Цикл выполнения команды.

Режимы работы процессора.

2

3

Основные характеристики процессоров. Совместимость процессоров.

Технологии используемые в современных процессорах. Многоядерные процессоры. Принципы работы

2

4

Системы команд и классы процессоров:CISC, RISC, MISC, VLIW.

Технологии повышения производительности процессора. Конвейеризация Суперскаляризация. Технология HT. Технология Dynamic execution technology.

2

Самостоятельная работа обучающихся

Работа с основной и дополнительной литературой. Подготовка сообщений, рефератов по темам:

«Внутренняя структура процессора», «Командный и машинный циклы процессора»,

«Реализация процессорных модулей и состав линий системного интерфейса»,

«Параллелизм на уровне процессоров», «Организация мультиядерных процессоров»

4

3

Тема 2.3. Материнская плата


Содержание учебного материала

2

2

1

Системная плата: архитектура и основные разъемы. Чипсет: назначение и схема функционирования. Системная шина и ее параметры.

Практические занятия

2

3

Подбор процессора для определенной материнской платы.

Сравнение характеристик чипсетов AMD, NVIDIA, Intel, VIA.

Самостоятельная работа

Работа с литературой. Подготовка к практическим работам, сообщений и презентаций по темам: «Технологии энергосбережения процессоров»,

«Дополнительные функции и технологии в современных процессорах AMD и Intel»

3

Тема 2.4. Организация работы памяти компьютера


Содержание учебного материала

8

2

1

Иерархическая структура памяти. Организация оперативной памяти: принцип работы. Виды адре­сации. Линейная, страничная, сегментная память. Стек.

2

Динамическая память. Режимы работы: запись, хранение, считывание, режим регенерации, модули памяти.

2

3

Статическая память. Применение и принцип работы. Основные особенности. Разновидности статической памяти.

2

4

Кэш-память: назначение, структура, основные характеристики. Постоянная память (ПЗУ), пере­программируемая постоянная память (флэш-память), Базовая система вво­да/вывода (ВIOS): назначение, функции, модификация

2

Практические занятия

2

3

Выбор типа памяти по характеристикам материнской платы и обоснование.

Сравнение характеристик DDR I,II,III одинакового объема.

Самостоятельная работа

Работа с литературой. Подготовка к практическим работам, сообщений, рефератов, презентаций по темам: «Виды памяти в компьютере», «Назначение ПЗУ», «Способы диагностики памяти»,

«Тайминги и их влияние на производительность», «Виртуальная память», «Алгоритмы замещения»

7

Тема 2.5. Интерфейсы


Содержание учебного материала

6



2

1

Понятие интерфейса. Классификация интерфейсов. Организация взаимодействия ПК с периферийными устройства­ми. Чипсет: назначение и схема функционирования.

2

Внутренние интерфейсы AGP, PCI , PCI-Express и их характеристики; шины ISA, EISA, VCF, VLB, PCI, AGP и их характеристики. Интерфейсы периферийных устройств.

2

3

Внешние интерфейсы компьютера. Последовательные и парал­лельные порты. Последовательный порт стандарта RS-232.Назначение, характеристики и особенности внешних интерфейсов USB и IEEE 1394 (FireWire). Интерфейс стандарта 802.11(Wi-Fi).

2

Практические занятия

2

3

Архитектура и внутренние интерфейсы системной платы. Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI. Параллельные и последовательные порты и их особенности работы.

Самостоятельная работа обучающихся

Работа с основной и дополнительной литературой. Подготовка презентаций и сообщений по темам.

«Современные интерфейсы», «Интерфейс RS-232», «Интерфейс USB», «Интерфейс FireWire»

5



Раздел 3. Вычислительные системы


8


Тема 3.1. Архитектуры ВС и принципы обработки

Содержание учебного материала

2

2

1

Основные определения. Классы архитектур ВС (многомашинная, многопроцессорная и архитектура с параллельными процессорами). Уровни и средства комплексирования.

Классификация архитектуры ВС по Флину, Джонсону, Базу Дункана , Кришнамарфи, Скилликорна. Гибридная архитектура(NUMA). Организация когерентности многоуровневой иерархической памяти. PVP- архитектура. Кластерная архитектура.

Самостоятельная работа

Работа с основной и дополнительной литературой. Подготовка сообщений по темам:

«Ассимитричная многопроцессорная обработка (ASMP)», «Симметричная мультипроцессорная обработка(SMP)», «Классификация архитектуры ВС по Хендлеру, Хокни, Шора»

0,5

3

Тема 3.2. Перспективные типы процессоров

Содержание учебного материала

2

2

1

Ассоциативные, матричные, клеточные и ДНК-процессоры, нейронные, потоковые, коммуникационные процессоры. Процессоры баз данных. Процессоры с нечеткой логикой.

Самостоятельная работа

Работа с основной и дополнительной литературой. Подготовка презентации по теме: «Процессоры будущего»

2

3

Тема 3.3. Коммуникационные среды

Содержание учебного материала

2

2

1



Принципы построения коммуникационных сред на основе когерентного интерфейса SCI. Коммуникационная среда MYRINET, RACEWAY. Коммуникационные среды на базе транспьютероподобных процессоров. Коммутаторы для многопроцессорных вычислительных систем. Простые и составные и распределенные составные коммутаторы. Баньян сети. Кластерные и массивно – параллельные системы разных производителей. Отечественные суперкомпьютеры семейства МВС.

Самостоятельная работа

Работа с основной и дополнительной литературой. Подготовить сообщения по темам:

«Кластерное решение SGI», «Кластерное решение HP», «Кластерные решения IBM»

0,5

3


Всего

102


Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:

1. – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);

2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством)

3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач)

3. условия реализации РАБОЧЕЙ программы дисциплины

3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация программы дисциплины требует наличия лаборатории «Вычислительной техники, архитектуры персонального компьютера и периферийных устройств».


Оборудование рабочих мест лаборатории:

-рабочие места по количеству обучающихся, оборудованные персональными компьютерами с необходимым программным обеспечением общего и профессионального назначения;

-комплект учебно-методической документации;

-наглядные пособия: демонстрационное видео, раздаточный материал.

Технические средства обучения:

- компьютерные и телекоммуникационные: персональный компьютер, локальная сеть с выходом в Интернет;

- аудиовизуальные: мультимедиа проектор.

- комплект учебно-методической документации;

- наглядные пособия: раздаточный материал.


Действующая нормативно-техническая и технологическая документация:

  • правила техники безопасности;

  • инструкции по эксплуатации компьютерной техники.


Программное обеспечение:

  1. Операционная система Windows XP/ 7

  2. Microsoft Office 2007/2003

  3. Программа для тестирования

  4. Интегрированные приложения для работы в Интернете Microsoft Internet Explorer, Opera, Mozilla

  5. Диагностические программы, программа – тренажер "Logic", программа Multimedia Logic.


3.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.


Основные источники:

    1. Гергель, В. Теория и практика параллельных вычислений / В.П. Гергель. - Бином. Лаборатория знаний, 2015. - 424 с.

    2. Максимов Н.В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем/ Москва, ФОРУМ-ИНФРА-м, 2016,-504с.

    3. Опадчий Ю.Ф.  Аналоговая и цифровая электроника / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин,  А.И..Гуров, М.: "Горячая линия-Телеком", 2015. - 768 с.

    4. Пятибратов А.П. Вычислительные системы, сети и телеком-муникации: Учебник. – 7-е изд., переаб. И доп. / А.П. Пятибратов, Л. П. Гудыно, А.А. Кириченко; Под ред. А.П. Пятибратова. – М.: Финансы и статистика, 2015. – 532 с: ил.

    5. Танненбаум Э. Архитектура компьютера.-С-Петербург.: Питер, 2015

    6. Хорошевский, В. Архитектура вычислительных систем / В.Г. Хорошевский. Москва: МГТУ им. Баумана, 2014. - 520 с.

    7. Цилькер, Б. Организация ЭВМ и систем / Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов. СПб.: Питер, 2016, - 672 c.


Дополнительные источники:

  1. Блек Ю. Сети ЭВМ. Протоколы, стандарты, интерфейсы. – М.: Мир, 2015.

  2. Бройдо В.Л., Ильина О.П., Архитектура ЭВМ и систем, С-Петербург.: Питер, 2014

  3. Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. 6-е изд. – СПб.: Питер, 2017 – 746 с.: ил

  4. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 9-е изд. – СПб.: Питер, 2016. – 172 с.: ил.

  5. Есипов А.С. Информатика. Сборник задач и решений для общеобразовательных учебных заведений. – СПб: Наука и Техника, 2015 г. – 348с., ил.

  6. Мизина М.А. Протоколы информационно-вычислительных сетей. Справочник. /Под ред. Мизина М.А., Кулешова А.П. – М.: Радио и связь, 2016



Интернет – ресурсы:

1. Интернет-университет информационных технологий. Архитектура и организация ЭВМ [электр. ресурс] http://www.intuit.ru/department/hardware/archhard2
2. Интернет-университет информационных технологий. Организация вычислительных систем [электр. ресурс] http://www.intuit.ru/department/hardware/csorg

3. http://www.intuit.ru образовательный портал






4. Контроль и оценка результатов освоения Дисциплины Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических работ, тестирования, а также подготовке обучающимися рефератов и сообщений, составление схем по темам дисциплины.


Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения

умения:


определять оптимальную конфигурацию оборудования и характеристики устройств для конкретных задач;


анализ и оценка действий обучающихся при выполнении практических работ

идентифицировать основные узлы персонального компьютера, разъемы для подключения внешних устройств

анализ и оценка действий обучающихся при выполнении практических работ

знания:


построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности;

текущий контроль знаний в форме устного опроса, тестирования, построение схем, подготовка сообщений

принципы работы основных логических блоков систем;

аттестующее тестирование, анализ и оценка результатов практической работы, построение схем, подготовка сообщений,

параллелизм и конвейеризацию вычислений;


оценка устных ответов в ходе фронтальной работы

классификацию вычислительных платформ;

устный опрос, тестирование, построение схем, подготовка сообщений

принципы вычислений в многопроцессорных и многоядерных системах;

аттестующее тестирование, составление схем, подготовка рефератов, презентаций

принципы работы кэш-памяти

аттестующее тестирование, анализ и оценка результатов практической работы, подготовка рефератов,

повышение производительности многопроцессорных и многоядерных систем;

текущий контроль знаний, подготовка рефератов

энергосберегающие технологии.

устный опрос, тестирование, составление схем, подготовка рефератов

Итоговая аттестация

Дифференцированный зачет



1 Рекомендуется согласовать оценочные средства с представителями профессионального сообщества (работниками и (или) специалистами по профилю получаемого образования, руководителей организаций отрасли, профессиональных экспертов и др.) и приложить документы, подтверждающие факт согласования

6



Получите свидетельство о публикации сразу после загрузки работы



Получите бесплатно свидетельство о публикации сразу после добавления разработки


Серия олимпиад «Весна — лето 2024»



Комплекты учителю



Качественные видеоуроки, тесты и практикумы для вашей удобной работы

Подробнее

Вебинары для учителей



Бесплатное участие и возможность получить свидетельство об участии в вебинаре.


Подробнее