Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет МИЭМ
Департамент компьютерной инженерии
Рабочая программа адаптационной дисциплины
«Основы построения программно-аппаратного обеспечения вычислительных систем и сетей».
для образовательной программы 09.04.01. Информатика и вычислительная техника
Разработчик программы:
Трубочкина Надежда Константиновна, д.т.н., профессор, ntrubochkina@hse.ru
Одобрена на заседании департамента компьютерной инженерии «___» _________ 2015 г.
Руководитель департамента
С. А. Старых ____________________
Утверждена «___» _________ 2015 г.
Академический руководитель образовательной программы
Т. А. Потапова ____________________
1. Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов образовательной программы 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника», изучающих дисциплину «Основы построения программно-аппаратного обеспечения вычислительных систем и сетей» (1 курс магистратуры, 1 модуль, адаптационный курс).
Программа разработана в соответствии с ФГОС.
-
Цели и задачи освоения дисциплины
-
дать студентам представление о тематике изучаемых дисциплин в рамках подготовки магистра образовательной программы 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника», в Департаменте компьютерной инженерии;
привить студентам навыки исследовательской работы, предполагающей самостоятельное изучение рабочей документации, специфических инструментов и программных средств, позволяющих получить информацию о конкретной вычислительной системе.
3. Компетенции и результаты обучения студента, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
основы построения аппаратного обеспечения современных ЭВМ и вычислительных систем, назначение их отдельных подсистем, устройств и блоков;
основы построения программного обеспечения современных ЭВМ и вычислительных систем;
основы построения программно-аппаратного обеспечения современных компьютерных сетей.
Уметь:
выбирать комплект технических и программных средств для получения информации о программно-аппаратном обеспечении ВС.
Приобрести опыт:
в тестировании ВС с применением специализированного программного обеспечения.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Код компетенции по порядку
|
Код компетенции по ЕК
|
Формулировка компетенции
|
А) инструментальные компетенции
|
|
|
в научно-исследовательской деятельности
|
ПК-1
|
|
Способен провести анализ научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по тематике исследований
|
ПК-2
|
|
Способен организовать и провести экспериментальные исследования на объектах профессиональной деятельности по заданной методике
|
ПК-3
|
|
Способен обработать результаты экспериментальных исследований с применением современных информационных технологий и технических средств
|
ПК-5
|
|
Способен составить обзоры, рефераты, отчеты, подготовить научные публикации и доклады на научных конференциях и семинарах по тематике своих исследований
|
ПК-6
|
|
Способен провести макетирование новых объектов профессиональной деятельности на основе результатов проведенных исследований
|
|
|
в проектной деятельности
|
ПК-7
|
|
Способен провести сравнительный анализ существующих аналогов объектов профессиональной деятельности для технико-экономического обоснования новых разработок
|
ПК-8
|
|
Способен обосновать принимаемое проектное решение, применить критерии оценки эффективности проектного решения при проектировании отдельных программно-аппаратных компонентов автоматизированных систем сбора, обработки, передачи, хранения информации и управления, компьютерных сетей и информационных систем в соответствии с техническим заданием
|
ПК-9
|
|
Способен использовать современные инструментальные средства и технологии программирования при разработке прикладного программного обеспечения вычислительных средств и систем различного функционального назначения
|
ПК-10
|
|
Способен подготовить график выполнения проектных работ, рабочие чертежи, принципиальные схемы, исходные тексты программ, наборы тестов и методики испытаний при разработке объектов профессиональной деятельности, оформить перечень конструкторской и программной документации по законченным проектным и конструкторским работам
|
ПК-11
|
|
Способен провести проверку разработанной технической документации на соответствие требованиям действующих нормативных документов, государственных и отраслевых стандартов
|
|
|
в эксплуатационной деятельности
|
ПК-12
|
|
Способен провести анализ эксплуатационных характеристик объектов профессиональной деятельности для выработки требований по их модернизации или замене
|
4. Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к вариативному блоку дисциплин, профессионального цикла, обеспечивающих подготовку бакалавров.
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
Информатика,
Программирование на ЯВУ.
Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими знаниями и компетенциями:
знание ПК на уровне продвинутого пользователя,
умение ориентироваться в глобальных компьютерных сетях.
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин:
Вычислительные системы,
Технология разработки программного обеспечения,
Современные проблемы информатики и вычислительной техники,
Беспроводные телекоммуникации,
Технологии и средства передачи данных.
5. Тематический план и содержание дисциплины
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Модули
|
1
|
|
|
|
№
|
Название раздела
|
Всего часов
|
Аудиторные часы
|
Самостоятельная работа
|
Лекции
|
Практ. занятия
|
|
Основы построения аппаратного обеспечения вычислительных систем
|
27
|
2
|
3
|
25
|
|
Программная модель вычислительной системы
|
27
|
1
|
2
|
25
|
|
Основы построения программного обеспечения вычислительных систем
|
27
|
1
|
4
|
24
|
|
Основы построения программно-аппаратного обеспечения компьютерных сетей
|
27
|
1
|
2
|
24
|
|
Итого:
|
114
|
5
|
11
|
98
|
Самостоятельная работа по дисциплине
Самостоятельная работа студентов предусматривает следующие виды работ:
самостоятельное изучение лекционного материала;
поиск информационных ресурсов по пройденной теме в интернете;
подготовка к лабораторным работам;
самостоятельное изучение информационных источников по отдельным темам;
подготовка к экзамену.
6. Формы контроля знаний студентов
Итоговая оценка за курс состоит из накопленной и экзаменационной. Накопленная оценка складывается из оценки теоретических знаний и практических задач.
По итогам модуля должны быть представлены результаты самостоятельных практических работ, заданных преподавателем по тематике курса .
По итогам модуля проводится экзамен.
7. Содержание дисциплины
РАЗДЕЛ 1. Основы построения аппаратного обеспечения вычислительных систем
Лекции – 2 часа. Темы: План работы на 1 модуль изучения дисциплины, особенности функциональной и структурной организация ВС, подсистемы компьютера, организация центрального процессора, основные управляющие и обрабатывающие блоки, цикл выполнения машинной команды, принципы управления и способы обработки данных, иерархия памяти компьютера, назначение разных типов памяти, типы запоминающих устройств и принципы их работы, подсистема прерывания, подсистема ввода/вывода.
Практические занятия – 3 часа. Темы: изучение аппаратного обеспечения собственного компьютера.
Объем самостоятельной работы – 25 часа: самостоятельное изучение рабочей программы по дисциплине и рабочего учебного плана 1 модуля магистратуры на текущий учебный год, изучение материалов страницы дисциплины, выбор, установка и изучение нужного СПО для выполнения практической работы, взаимодействие с преподавателем и исправление ошибок.
Литература по разделу:
[2,3,4]
[1] – глава 1, 2, 3, 4, 5
[5] – глава 1
[6] – глава 1, 2,3, 5,7.
Формы и методы проведения занятий по разделу, применяемые учебные технологии: лекция, обсуждение отдельных вопросов, самостоятельное изучение.
РАЗДЕЛ 2. Программная модель вычислительной системы
Лекции – 1 часа. Темы: многоуровневая архитектура компьютера, типы данных и порядок их хранения в памяти.
Практические занятия – 2 час. Темы: прохождение теста №1.
Объем самостоятельной работы –25 часа: изучение лекционного материала, информации в интернете.
Литература по разделу:
[1] – глава 5,7
[2]
Формы и методы проведения занятий по разделу, применяемые учебные технологии: лекция, обсуждение отдельных вопросов, самостоятельное изучение.
РАЗДЕЛ 3. Основы построения программного обеспечения вычислительных систем
Лекции – 1 час. Темы: классификация ПО, назначение и виды системного ПО, прикладного ПО, инструментального ПО.
Практические занятия – 4 часа. Темы: изучение программного обеспечения собственного компьютера.
Объем самостоятельной работы – 24 часа на подготовку к текущему контролю (опросу).
Литература по разделу:
[1] – глава 6
[2]
Формы и методы проведения занятий по разделу, применяемые учебные технологии: лекция, обсуждение отдельных вопросов, самостоятельное изучение.
РАЗДЕЛ 4. Основы построения программно-аппаратного обеспечения компьютерных сетей
Лекции – 1 час. Темы: назначение и виды компьютерных сетей, коммуникационное оборудование, семиуровневая модель сетевого взаимодействия, программное обеспечение.
Практические занятия – 2 часа. Темы: прохождение теста №2.
Объем самостоятельной работы – 24 часа: изучение лекционного материала, информации в интернете..
Литература по разделу:
[1] – глава 7
[2]
[5] – глава 1,2,3
Формы и методы проведения занятий по разделу, применяемые учебные технологии: лекция, обсуждение отдельных вопросов, самостоятельное изучение.
8.Образовательные технологии
Занятия проходят в формате
прослушивания лекций,
обсуждения различных вопросов на практических занятиях,
выполнения заданий с помощью самостоятельно найденного ПО или возможностей ОС,
самостоятельной работы.
8.1.Методические рекомендации преподавателю
При приёме выполненной работы студент должен продемонстрировать понимание практических и теоретических вопросов, для чего
составить указанный в задании отчёт по определённому шаблону,
правильно дать ссылки на используемые литературные источники,
при устной защите уметь ответить на вопросы преподавателя.
При обнаружении в излагаемом студентом объяснении пробела или ошибки следует подробно объяснить студенту, почему излагаемое им объяснение является некорректным. Работа при этом считается не выполненной. Студент может доработать задание и попробовать сдать ещё раз. Количество попыток не ограничивается, но студент должен сдать все задачи за отведённое время модуля.
8.2.Методические рекомендации студентам
Посещать лекции, изучать основную и дополнительную литературу по дисциплине, выполнять и сдавать практические работы и тесты. По результатам выполнения составить отчёт по форме. По тексту отчёта следует пояснить все этапы выполнения работы и сделанные выводы.
9. Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
Текущий контроль состоит в приеме практических работ. Каждая работа оценивается по 10-ти балльной шкале.
9.1.Тематика заданий текущего контроля
Соответствует тематике практических работ к разделам 1-4.
9.2.Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Итоговый контроль проводится в форме устного экзамена, состоящего из двух вопросов по курсу лекций. Студенты, получившие накопленную оценку отлично (8-10 баллов) по текущему контролю, освобождаются от экзамена.
Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу для самопроверки студентов.
Расскажите об основных подсистемах в структуре ЭВМ и ВС
Расскажите о порядке работы ЭВМ и ВС по выполнению программы
Расскажите об обрабатывающей подсистеме (ЦП) ЭВМ/ВС
Расскажите о подсистеме памяти ЭВМ/ВС
Расскажите о подсистеме ввода/вывода ЭВМ/ВС
-
Расскажите о подсистеме управления и обслуживания
-
Расскажите о Логической структуре ЦП
Иерархия памяти ЭВМ/ВС
-
Общие принципы организации системы прерывания программ
Многоуровневая архитектура компьютера
Способы хранения многобайтовых элементов в памяти компьютера
Расскажите о типах данных (операндов), которыми может оперировать современный компьютер
Символьные данные (единичные символы или строки символов),
Натуральные двоичные числа (целые без знака)
Целые двоичные числа со знаком
Дробные двоичные числа
Двоично-десятичные данные
Вектора из нескольких целых или нескольких дробных двоичных чисел,
Указатели (ближние и дальние),
Теги и дескрипторы
Расскажите о составе ПО ВС
Расскажите о системном ПО
Расскажите об операционных системах
Расскажите о встроенном ПО
Расскажите о прикладном ПО
Расскажите об инструментальном ПО
Расскажите о программной модели компьютера (на примере Intel)
Расскажите о назначении регистров и группах регистров
Вычислительная сеть, как дальнейшее развитие распределённой ВС
Понятие Компьютерной сети и классификация сетей
Понятие ЛВС и виды классификации сетей
Сравнительная характеристика топологий ЛВС
Активное сетевое оборудование
Среды передачи данных в КС
Характеристики ЛВС
Базовая модель Open System Interconnection (OSI)
Расскажите о структуре и решаемых задачах ПО компьютерных сетей
Расскажите о структуре и решаемых задачах сетевых ОС
10. Порядок формирования оценок по дисциплине
Весовые коэффициенты:
Теоретический курс в накопленной оценке: 20% (Kt=0,2)
Практические задания: 60% (Kh=0,6)
Экзамен: 20% (Ke=0,2)
Итоговая оценка вычисляется по формуле:
Оитоговая = Kt *Отесты + Kh *Опроекта + Ke *Оэкзамен
Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студентов
Формы контроля: тестирование для оценки теоретических знаний, практические задания с ручной проверкой. Понедельный контроль выполнения домашних заданий (самостоятельная работа). Экзамен.
ВНИМАНИЕ: оценка за итоговый контроль блокирующая, при неудовлетворительной итоговой оценке (Оэкзамен = 0 баллов1) она принимается за результирующую, независимо от накопленной.
Оитоговая= 0.
В диплом ставится результирующая оценка Оитоговая по учебной дисциплине.
11.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
11.1.Базовый учебник
1. Танненбаум Э. Архитектура компьютера, 5-е изд. – СПб. : Питер, 2011., 848 с. (Норматив обеспеченности студентов – 100 %).
11.2.Основная литература.
Трубочкина Н.К. Моделирование 3D наносхемотехники. Бином. Лаборатория знаний. М. 2012. 499с.
Арк Андреев, Геннадий Можаров, Владимир Сюзев. Многопроцессорные вычислительные системы. Теоретический анализ, математические модели и применение. Издательство: МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия: Информатика в техническом университете. ISBN 978-5-7038-3439-8; 2011 г. 336 стр.
Карл И. Вигерс. Разработка требований к программному обеспечению / Software Requirements. Издательство: Русская Редакция. ISBN 5-7502-0240-2; 2004 г. 576 стр.
11.3.Дополнительная литература
5. Таненбаум Э. Компьютерные сети, 4-е изд. – СПб. : Питер, 2003., 992 с..
6. Хамахер К., Вранешич З., Заки С. Организация ЭВМ. – СПб.: Издательство «Питер», Киев: Издательская группа BHV, 2003 (Норматив обеспеченности студентов – 100 %).
7. А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. Под ред. А.П. Пятибратова. – М.: Финансы и статистика, 2004.
8. Pentium II Processor Developer’s Manual. (ftp://download.intel.com/design/PentiumII/manuals)
11.5. Программные средства
Для успешного освоения дисциплины, студент использует программные средства по собственному усмотрению.
12.Материально-техническое обеспечение дисциплины
Практические занятия проводятся в дисплейном классе на PC-совместимых персональных компьютерах с установленным лицензионным и свободно-распространяемым программным обеспечением. Для проведения лекционных занятий используется проектор.
Москва, 2015
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения разработчика программы.
|
