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. | |
| 4 |
| 6 |
| 11 |
| 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 дисциплины3.1. 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:
Операционная система Windows XP/ 7
Microsoft Office 2007/2003
Программа для тестирования
Интегрированные приложения для работы в Интернете Microsoft Internet Explorer, Opera, Mozilla
Диагностические программы, программа – тренажер "Logic", программа Multimedia Logic.
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.
Основные источники:
Гергель, В. Теория и практика параллельных вычислений / В.П. Гергель. - Бином. Лаборатория знаний, 2015. - 424 с.
Максимов Н.В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем/ Москва, ФОРУМ-ИНФРА-м, 2016,-504с.
Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И..Гуров, М.: "Горячая линия-Телеком", 2015. - 768 с.
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.
Танненбаум Э. Архитектура компьютера.-С-Петербург.: Питер, 2015
Хорошевский, В. Архитектура вычислительных систем / В.Г. Хорошевский. Москва: МГТУ им. Баумана, 2014. - 520 с.
Цилькер, Б. Организация ЭВМ и систем / Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов. СПб.: Питер, 2016, - 672 c.
Дополнительные источники:
Блек Ю. Сети ЭВМ. Протоколы, стандарты, интерфейсы. – М.: Мир, 2015.
Бройдо В.Л., Ильина О.П., Архитектура ЭВМ и систем, С-Петербург.: Питер, 2014
Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. 6-е изд. – СПб.: Питер, 2017 – 746 с.: ил
Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 9-е изд. – СПб.: Питер, 2016. – 172 с.: ил.
Есипов А.С. Информатика. Сборник задач и решений для общеобразовательных учебных заведений. – СПб: Наука и Техника, 2015 г. – 348с., ил.
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
| 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
