Ведущий курса: кандидат технических наук, доцент Буевич Артур Эдуардович.

План курса:

Лекции - 18 часов;

Лабораторные занятия - 18 часов;

Cамостоятельная работа -32 часа;

Форма контроля - экзамен.

Задачами изучаемой дисциплины являются:

овладение слушателями принципами работы и организации современных компьютеров; изучение слушателями устройства, состава, назначения компьютера, механизмов взаимодействия составляющих его функциональных элементов, способов адресации и обмены информацией в компьютере; изучение слушателями взаимодействия программного и аппаратного обеспечений компьютеров; приобретение слушателями практических навыков программирования на языке ассемблер, отладки и выполнения таких программ. 

В результате изучения дисциплины обучаемый должен:

знать: уровни архитектуры компьютеров; устройство процессора, назначение его основных блоков и входов/выходов, механизмы управления обработкой команд; систему команд, форматы команд и данных, их размещение в памяти ЭВМ; организацию памяти ЭВМ, назначение сегментов, организацию стека и буферов ввода-вывода; механизм взаимодействия с внешними устройствами; способы адресации и команды языка ассемблера; организацию вычислительных сетей различной архитектуры;

уметь: характеризовать различные варианты организации и устройства компьютеров и вычислительных систем; анализировать класс решаемых задач и возможности применения конкретной архитектуры ЭВМ; проектировать алгоритмы выполнения операций; оценивать эффективность построения процессов обработки данных; разрабатывать параллельные алгоритмы построения вычислительных систем.

Изучаемые темы:

Тема 1. ПОНЯТИЕ АРХИТЕКТУРЫ

Понятие архитектуры. Многоуровневая компьютерная организация. Языки, уровни и виртуальные машины. Современные многоуровневые машины. Развитие компьютерной архитектуры. Типы компьютеров. Семейства компьютеров.

Тема 2. ОРГАНИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

Процессоры. Устройство центрального процессора. Выполнение команд. RISC и CISC технологии. Принципы разработки современных компьютеров. Параллелизм на уровне команд и на уровне процессоров.
Основная память. Адреса памяти. Упорядочение байтов. Код с исправлением ошибок. Кэш-память. Типы модулей памяти. Процесс ввода-вывода. Шины. Терминалы. Мыши. Принтеры. Модемы.

Тема 3. ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ПАМЯТЬ. МАГНИТНЫЕ ДИСКИ

Вспомогательная память. Иерархическая структура памяти. Магнитные диски. Дискеты. Диски IDE. SCSI-диски. RAID-массивы. Компакт-диски: CD-R, CD-RW, DVD. Флэш-память.

Тема 4. ЦИФРОВОЙ ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ АРХИТЕКТУРЫ

Основные цифровые логические схемы. Интегральные схемы. Комбинационные схемы. Арифметические схемы. Тактовые генераторы. Память. Защелки. Триггеры. Регистры. Организация памяти. Микросхемы памяти. ОЗУ и ПЗУ.
Микропроцессор. Архитектура микропроцессора. Структура микропроцессора. Регистры микропроцессора. Арифметико-логическое устройство. Устройство управления с жесткой логикой и микропрограммное устройство управления. Шины. Средства сопряжения.

Тема 5. МИКРОАРХИТЕКТУРНЫЙ УРОВЕНЬ

Понятие микроархитектуры. Тракт данных. Микрокоманды. Управление микрокомандами. Пример архитектуры команд. Стек. Модель памяти.
Реализация микроархитектуры. Микрокоманды и их запись. Микроархитектура с упреждающей выборкой команд из памяти. Конвейерная архитектура. Кэш-память. Прогнозирование ветвления. Спекулятивное выполнение. Примеры микроархитектурного уровня.

Тема 6. УРОВЕНЬ АРХИТЕКТУРЫ НАБОРА КОМАНД

Понятие уровня архитектуры команд. Свойства уровня команд. Модели памяти. Регистры. Команды. Типы данных. Форматы команд. Расширение кода операций.
Адресация. Способы адресации. Непосредственная адресация. Прямая адресация. Регистровая адресация. Косвенная регистровая адресация. Индексная адресация. Относительная индексная адресация. Стековая адресация. Способы адресации для команд перехода. Сравнение способов адресации.
Типы команд. Команды перемещения данных. Бинарные операции. Унарные операции. Сравнения и условные переходы. Команды вызова процедур. Управление циклом. Команды ввода-вывода.

Тема 7. УРОВЕНЬ АРХИТЕКТУРЫ ЯЗЫКА АССЕМБЛЕРА

Введение в язык ассемблера. Формат оператора в языке ассемблера. Директивы. Макросы. Макроопределение, макровызов и макрорасширение. Реализация макросредств в ассемблере.
Процесс ассемблирования. Двухпроходной ассемблер. Связывание и загрузка. Задачи компоновщика. Структура объектного модуля. Динамическое перераспределение памяти. Динамическое связывание.

Тема 8. УРОВЕНЬ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Виртуальная память. Страничная организация памяти. Размер страниц и фрагментация. Сегментация. Виртуальная память и кэширование.
Виртуальные команды ввода-вывода. Файлы. Реализация виртуальных команд ввода-вывода. Команды управления директориями. Виртуальные команды для параллельной обработки. Формирование процесса. Синхронизация процесса с использованием семафоров. Примеры операционных систем.

Тема 9. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Классификация вычислительных систем: по назначению, по типу
оборудования, по типу структуры, по степени централизации управления и
др. Мультипрограммные, многомашинные, многопроцессорные,
конвейерные вычислительные системы, вычислительные системы с
разделением времени.

Список рекомендуемой литературы:

Основная литература

  1. Танненбаум Э. Архитектура компьютеров. 4-е издание - СПб.:Питер, 2003. - 704 с.
  2. Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем. - СПб.: Питер, 2006. - 718 с.
  3. Григорьев В. Л. Архитектура и программирование микропроцессора Pentium. - М.: Гран, кн. 1-4., 1993.
  4. Пирогов В. Ассемблер для Windows. - СПб.: Питер, БХВ, 2003. - 648с.
  5. Юров В.И. Assembler. 2-е издание: Учебник для вузов. СПб.: Питер, 2003. - 638 с.

Дополнительная литература

  1. Марек Р. Ассемблер на примерах. Базовый курс. — СПб: Наука и Техника, 2005. — 240 с.
  2. Соломенчук В.Г. Аппаратные средства персональных компьютеров. - СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 512 с.
  3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб, 2000.

 

 Вопросы к экзамену: скачать

Пожаловаться преподавателю на тяжелую студенческую жизнь

Eсли правильно не настроен почтовый клиент, то через буфер обмена guru@np.by