Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Б3.Б.2 ЭВМ и периферийные устройства

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
28.03.2016
Размер:
1.35 Mб
Скачать

лельную обработ-

10

Совместный доступ нескольких потоков к данным

 

 

ку

 

общей памяти

 

 

(ОК-1, ОК-2, ОК-

 

 

4

3,6

3, ОК-12, ПК-2,

 

 

 

 

ПК-7)

 

 

 

 

 

 

Итого:

32

28,8

Самостоятельная работа студентов – 80 часов

 

-

тия

 

Норма вре-

Раздел (тема), Код

заня

Вид работы

мени на вы-

 

 

компетенции

 

полнение

 

 

 

 

 

(в часах)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение. Определе-

1

 

изучение разделов дисциплины по

1

ние архитектуры

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

1

(ОК-1, ОК-2, ОК-12,

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

ПК-2, ПК-7)

 

 

по дисциплине

 

 

2

 

изучение разделов дисциплины по

1

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

1

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

 

 

 

по дисциплине

 

Системная организа-

3

 

изучение разделов дисциплины по

2

ция ЭВМ и перифе-

 

 

учебной литературе

 

рийные устройства

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

0

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

2

(ОК-1, ОК-2, ОК-12,

 

 

по дисциплине

 

ПК-2, ПК-7)

4

 

изучение разделов дисциплины по

3

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

6

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

3

 

 

 

по дисциплине

 

Организация подси-

5

 

изучение разделов дисциплины по

1

стемы памяти

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

2

(ОК-1, ОК-2, ОК-12,

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

ПК-2, ПК-7)

 

 

по дисциплине

 

 

6

 

изучение разделов дисциплины по

1

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

2

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

 

 

 

по дисциплине

 

 

7

 

изучение разделов дисциплины по

1

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

0

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

 

 

 

по дисциплине

 

 

8

 

изучение разделов дисциплины по

1

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

2

11

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

 

 

 

по дисциплине

 

Функционирование

9

изучение разделов дисциплины по

1

процессора

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

3

(ОК-1, ОК-2,, ОК-12,

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

ПК-2, ПК-7)

 

 

по дисциплине

 

 

 

10

изучение разделов дисциплины по

1

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

3

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

 

 

 

по дисциплине

 

 

 

11

изучение разделов дисциплины по

2

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

2

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

3

 

 

 

по дисциплине

 

Введение в

парал-

12

изучение разделов дисциплины по

2

лельную обработку

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

2

(ОК-1, ОК-2, ОК-12,

 

подготовка к контролю текущих знаний

1

ПК-2, ПК-7)

 

 

по дисциплине

 

 

 

 

 

 

 

 

13

изучение разделов дисциплины по

1

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

2

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

0

 

 

 

по дисциплине

 

 

 

14

изучение разделов дисциплины по

3

 

 

 

учебной литературе

 

 

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

2

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

0

 

 

 

по дисциплине

 

Специализированные

15

изучение разделов дисциплины по

4

вычислительные

 

учебной литературе

 

устройства

 

 

подготовка к лабораторным занятиям

0

 

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

0

(ОК-1, ОК-2, ОК-3,

 

по дисциплине

 

ОК-12, ПК-2, ПК-7)

 

 

 

Заключение. Тенден-

16

изучение разделов дисциплины по

2

ции развития

архи-

 

учебной литературе

 

тектур микропроцес-

 

подготовка к лабораторным занятиям

0

соров

 

 

подготовка к контролю текущих знаний

0

(ОК-1, ОК-2, ОК-3,

 

по дисциплине

 

ОК-12, ПК-2, ПК-7)

 

 

 

 

 

 

подготовка к диф. зачету

8

ИТОГО часов:

 

 

 

80

12

5.Образовательные технологии

Входе освоения дисциплины «ЭВМ и периферийные устройства» используются следующие виды организации учебного процесса:

лекции,

лабораторные работы,

самостоятельная работа студента,

коллоквиумы.

При разработке образовательной технологии организации учебного процесса основной упор сделан на соединение активной и интерактивной форм обучения. Интерактивная форма позволяет студентам проявить самостоятельность в освоении теоретического материала и овладении практическими навыками, формирует интерес и позитивную мотивацию к учебе.

5.1. Лекции

Лекционный курс разбит на несколько основных разделов. На лекциях изложению нового материала предшествуют обсуждение предыдущей темы лекции с целью восстановления и закрепления студентами изученного теоретического материала и ответы на вопросы студентов. Затем излагается материал лекции с использованием мультимедийной презентации. В конце лекции выделяется время для ответов на вопросы по текущему материалу и его обсуждению. В течение семестра провидятся два коллоквиума для проверки теоретических знаний. Такой подход позволяет выявить и устранить пробелы в понимании материала лекций. Темы теоретического материала курса осваиваются и закрепляются при выполнении лабораторных и самостоятельных работ.

Материалы лекций, лабораторных и самостоятельных работ выложе-

ны на сайте кафедры ПВ (http://ssd.sscc.ru/ru/chair/nsu/computer-and- peripherals). Это позволяет реализовать технологию опережающей самостоятельной работы и уделить больше времени интерактивной работе в ходе аудиторных занятий.

5.2. Лабораторные работы

Лабораторные работы проводятся в терминальном классе по следующей схеме. В начале каждого аудиторного занятия рассматривается очередная лабораторная работа, объясняется её суть с привлечением необходимого теоретического материала. Затем каждый студент выполняет практическое задание, по ходу выполнения обсуждая с преподавателем возникающие вопросы.

При выполнении лабораторных работ студент получает доступ к серверам НГУ.

13

Вконце аудиторного занятия проводится разбор решений лабораторных работ в интерактивной форме. Проводится обсуждение вопросов, возникших

устудентов в процессе выполнения предыдущих лабораторных работ.

Входе выполнения лабораторных работ преподаватель индивидуально беседует со студентами и принимает выполненные лабораторные работы, а студент защищает свою работу, устно отвечая на дополнительные вопросы преподавателя.

Вконце семестра выделяется аудиторное занятие (одно или два) для сдачи и досдачи всех лабораторных работ.

Втечение семестра студент должен освоить технологию подготовки презентаций и научно-технических отчетов с использованием современных инструментальных средств. На контрольном занятии каждый студент после сдачи программной части защищает свой отчет (в виде пояснительной записки) по каждому заданию и отвечает на теоретические вопросы. Результирующая оценка работы находится как среднее арифметическое от оценок за программную часть и отчет с соответствующими весовыми коэффициентами каждой части.

5.3. Самостоятельная работа студента

Самостоятельная работа студента состоит в повторении и усвоении лекционного материала дома по конспектам лекций, в продолжении выполнения лабораторных работ в терминальном классе (в предусмотренном порядке) или дома (при наличии необходимого программного и аппаратного обеспечения). Кроме того, самостоятельная работа включает подготовку к коллоквиумам и зачету. По результатам выполнения лабораторных работ оформляется отчет в виде пояснительной записки по каждому заданию и защищается студентом лично.

По собственному желанию и по согласованию с преподавателем студент может выполнять нестандартное более сложное задание, например, включающее вопросы исследовательского характера, связанное с углубленным изучением материала курса. Такое индивидуальное задание обсуждается с преподавателем и, при успешном выполнении, учитывается при промежуточном контроле успеваемости студента. Аналогично заданиям для самостоятельного выполнения усложнённое задание также сопровождается отчётом в форме пояснительной записки и защищауется лично.

5.4 Коллоквиумы

В течение семестра на двух лекциях выделяется время для проведения двух коллоквиумов. На коллоквиумах студенты в письменном виде отвечают на ряд вопросов по пройденному теоретическому материалу. Коллоквиум является формой текущего контроля успеваемости студентов.

5.5 Дополнительно

 

 

 

 

Материалы

лекций, лабораторных и самостоятельных работ,

список

литературы

выложены

на

сайте

кафедры

ПВ

14

(http://ssd.sscc.ru/ru/chair/nsu/computer-and-peripherals). Это позволяет реали-

зовать технологию опережающей самостоятельной работы и уделить больше времени интерактивной работе в ходе аудиторных занятий.

При выполнении лабораторных и самостоятельных работ студенты получают доступ к серверам и оборудованию НГУ и отдела МОВВС ИВМиМГ СО РАН.

Студенты также мотивируются к интенсивному освоению дисциплины тем, что успешные студенты по усмотрению преподавателя приглашаются к участию на зимних и летних школах (http://ssd.sscc.ru/school/index.html),

проводимых кафедрой ПВ НГУ на базе отдела МОВВС СО РАН. В ходе школы студенты выполняют проекты, связанные с тематикой курса, в группах по 2–3 человека. Проекты предусматривают решение одной из подзадач реальных научных проектов отдела МОВВС. Таким образом, студенты имеют возможность получить опыт работы в научном учреждении над реальными проектами в кооперации с другими студентами и сотрудниками научного института.

6. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине

Методические рекомендации по самостоятельной работе обучающихся приводятся в приложении к рабочей программе дисциплины (Приложение А).

7. Фонд оценочных средств для проведения текущей и промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине

7.1. Перечень компетенций с указанием этапов их формирования приведен в описании образовательной программы

Компетенция

Знания, умения, навыки

 

Процедура оценива-

 

 

 

 

ния

Владеет культурой мышле-

Уметь:

 

 

Защита лабораторных

ния, способен к обобщению,

1.

усваивать лекционный мате-

работ

анализу, восприятию инфор-

 

риал,

 

Коллоквиум

мации, постановке цели и

2.

выполнять лабораторные ра-

Зачет

выбору путей ее достижения

 

боты,

 

 

(ОК-1).

3.

осуществлять обоснованный

 

 

 

выбор способа решения по-

 

 

 

ставленной задачи

 

 

Умеет логически верно аргу-

Уметь:

 

 

Защита лабораторных

ментированно и ясно строить

1.

обосновать правильность по-

работ

устную и письменную речь

 

лученных, результатов

при

Коллоквиум

(ОК-2).

 

выполнении и защите лабо-

Зачет

 

 

раторной .работы,

 

 

 

2. устно и письменно строить

 

 

 

ответы на вопросы по изу-

 

 

 

ченной теме

 

 

Готов к кооперации с колле-

Уметь:

 

 

Защита лабораторных

15

гами, работе в

коллективе

1.

участвовать в

коллективном

работ

(ОК-3).

 

 

 

обсуждении вопросов, свя-

Коллоквиум

 

 

 

 

занных с выполнением лабоЗачет

 

 

 

 

раторных работ

 

 

Имеет навыки работы с комЗнать:

 

 

 

 

Защита лабораторных

пьютером

как

средством

1.

архитектуру и

организацию работ

управления

информацией

 

современных ЭВМ;

 

Коллоквиум

(ОК-12).

 

 

2.

современные тенденции разЗачет

 

 

 

 

вития архитектур микропро-

 

 

 

 

 

цессоров.

 

 

 

 

 

 

Уметь:

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

разрабатывать

программы с

 

 

 

 

 

учетом

архитектуры

вычис-

 

 

 

 

 

лителя

 

 

 

 

 

 

 

2.

разрабатывать

программы

 

 

 

 

 

взаимодействия с

перифе-

 

 

 

 

 

рийными устройствами

 

Осваивать методики испольЗнать:

 

 

 

 

Защита лабораторных

зования

программных

1.

основы

функционирования работ

средств для решения практи-

 

инструментальных

средств Коллоквиум

ческих задач (ПК-2).

 

разработки программ

 

Зачет

 

 

 

Уметь:

 

 

 

 

 

1.пользоваться оптимизирующим компилятором и отладчиком программ

2.использовать библиотеки для работы с периферийными устройствами

Владеть:

1.методикой измерения времени прикладной программы и её частей

Готовить презентации, науч-

Знать:

 

Защита лабораторных

но-технические отчеты по

1.

порядок оформления и предработ

результатам

выполненной

 

ставления отчетов о выпол-

работы, оформлять результа-

 

нении лабораторных работ

ты исследований в виде стаУметь:

 

 

тей и докладов на научно-

1.

подготавливать отчет о вы-

технических

конференциях

 

полнении лабораторной

ра-

(ПК-7)

 

 

боты с использованием стан-

 

 

 

дартного офисного ПО

 

 

 

2.

аргументированно защищать

 

 

 

результаты, полученные

в

 

 

 

результате работы

 

16

7.2. Описание показателей и критериев оценивания компетенций, описание шкал оценивания

Выделяются три показателя уровня сформированности компетенции:

ОК-1 Владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения

Уровень

Показатели (что

 

Оценочная шкала

 

обучающийся дол-

удовлетвори-

хорошо

отлично

жен продемонстри-

тельно

 

 

ровать)

 

 

 

 

 

 

 

 

Уметь:

Демонстриру-

Усваивает большую

Усваивает весь лек-

 

усваивать лекцион-

ет слабое

часть лекционного

ционный материал,

 

ный материал,

умение усваи-

материала и Демон-

способе выполнить

 

выполнять лабора-

вать лекцион-

стрирует хорошее

все лабораторные

 

торные работы,

ный материал

умение выполнять

работы (включая л.р.

 

осуществлять

и выполнять

лабораторные работы,

повышенной слож-

 

обоснованный вы-

лабораторные

а также способен в

ности), способен

 

бор

способа реше-

работы,

некоторой степени

представлять полу-

 

ния

поставленной

 

составлять отчет о

ченные результаты в

 

задачи

 

полученных в ходе

отчете по л.р в легко

базовый

 

 

 

выполнения лабора-

воспринимаемом ви-

 

 

 

торной и самостоя-

де.

 

 

 

тельной работы ре-

 

 

 

 

зультатах,

 

 

 

 

 

 

ОК-2 Умеет логически верно аргументированно и ясно строить устную и письменную речь.

Уровень

Показатели (что

 

Оценочная шкала

 

обучающийся дол-

удовлетвори-

хорошо

 

отлично

 

 

 

жен продемонстри-

тельно

 

 

 

 

ровать)

 

 

 

 

 

 

 

Уметь:

 

 

Способен

Ясно отвечает на ба-

 

Способен посроить

 

обосновать

пра-

устно и пись-

зовые вопросы по

 

логически обоснован-

 

вильность

 

полу-

менно отве-

темам курса, может

 

ный и структуриро-

 

ченных,

результа-

чать на базо-

аргументированно

 

ванный ответ на по-

 

тов при

выполне-

вые вопросы

отвечать на дополни-

 

ставленный вопрос в

 

нии и защите лабо-

по темам кур-

тельные вопросы, как

 

объеме базовой и до-

 

раторной .работы,

са

устно, так и пись-

 

полнительной литера-

базовый

устно и письменно

 

менно

 

туры курса

строить ответы на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вопросы по изу-

 

 

 

 

 

ченной теме

 

 

 

 

 

ОК-3 Готов к кооперации с коллегами, работе в коллективе.

 

Показатели (что

 

Оценочная шкала

Уровень

обучающийся дол-

 

 

 

жен продемонстри-

 

 

 

удовлетвори-

хорошо

отлично

ровать)

 

 

 

 

 

 

тельно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уметь:

 

 

 

участвует в

активно участ-

Проявляет уместный энту-

 

участвовать

в

кол-

коллективных

вует в коллек-

зиазм в коллективных об-

 

лективном

обсуж-

обсуждениях

тивных обсуж-

суждениях, способствует

базовый

дении

вопросов,

без инициати-

дениях

продуктивности дискуссии

связанных

с

вы-

вы

 

 

полнением

лабора-

 

 

 

торных работ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОК-12 Имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией

Уровень

базовый

Показатели (что

 

Оценочная шкала

обучающийся дол-

 

 

 

жен продемонстри-

 

 

 

удовлетвори-

хорошо

отлично

ровать)

 

 

 

 

 

 

тельно

 

 

 

 

 

 

 

 

Знать:

 

 

 

Имеет поверх-

Понимает ар-

Понимает архитектуру и

архитектуру

и

ор-

ностное пони-

хитектуру,

организацию современных

ганизацию

совре-

мание архи-

имеет хорошие

ЭВМ, Знает современные

менных ЭВМ;

 

тектуры и ор-

знания по ор-

тенденции развития архи-

современные

тен-

ганизации со-

ганизации со-

тектур. Понимает основы

денции

развития

временныъх

временных

программирования совре-

архитектур

микро-

ЭВМ, о тен-

ЭВМ. Спосо-

менных параллельных

процессоров.

 

денциях их

бен запро-

ЭВМ. Понимает основы

Уметь:

 

 

 

развития.

граммировать

программирования взаи-

разрабатывать

про-

В ряде случаев

взаимодей-

модействия периферийны-

граммы

с

учетом

способен

ствие со стан-

ми устройствами и спосо-

архитектуры

 

вы-

учесть особен-

дартными пе-

бен применять это на прак-

числителя

 

 

ности архитек-

риферийными

тике

разрабатывать про-

туры вычисли-

устройствами.

 

граммы взаимодей-

теля при раз-

 

 

ствия с периферий-

работке про-

 

 

ными устройствами

граммы

 

 

ПК-2 Способен осваивать методики использования программных средств для решения практических задач

 

Показатели (что обучаю-

 

Оценочная шкала

Уровень

щийся должен продемон-

 

 

 

стрировать)

 

 

 

 

удовлетвори-

хорошо

отлично

 

 

 

 

тельно

 

 

 

 

 

 

 

 

Знать:

 

 

Имеет поверх-

Хорошо ори-

Хорошо ориентиру-

 

основы

функционирова-

ностное пред-

ентируется и

ется и способен при-

 

ния инструментальных

ставление об

способен при-

менять стандартные

 

средств

разработки про-

инструмен-

менять стан-

инструментальные

 

грамм

 

 

тальных сред-

дартные ин-

средства в типичных

 

Уметь:

 

 

ствах и обла-

струменталь-

ситуациях, может

 

пользоваться

оптимизи-

сти их приме-

ные средства в

применить и обосно-

 

рующим компилятором и

нения, в раде

рамках тем ла-

вать применение

 

отладчиком программ

случаев спосо-

бораторных

этих средств в кон-

 

использовать

библиотеки

бен их приме-

работ. Владеет

кретной ситуации.

 

для работы с периферий-

нить. Умеет

методикой из-

Владеет методикой

 

ными устройствами

измерять вре-

мерения вре-

измерения времени и

базовый

Владеть:

 

мя выполнения

мени и пони-

способен её обосно-

методикой

измерения

программ и их

мает ее

вать

времени прикладной про-

частей.

 

 

граммы и её частей

 

 

 

 

 

 

 

ПК-7 Готовить презентации, научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований в виде статей и докладов на научно-технических конференциях.

Уровень

базовый

Показатели (что

 

Оценочная шкала

 

обучающийся дол-

 

 

 

жен продемонстри-

 

 

 

удовлетворительно

хорошо

отлично

ровать)

 

 

 

 

 

Знать:

 

Демонстрирует сла-

Демонстрирует хо-

Демонстрирует от-

порядок оформления

бое знание схемы

рошее знание схе-

личное знание

и представления от-

формирования ответа

мы формирования

схемы формирова-

четов о выполнении

на вопросы на экза-

ответа на вопросы

ния ответа на во-

лабораторных работ

мене, объяснения ре-

на экзамене, объ-

просы на экзамене,

Уметь:

 

зультатов выполнен-

яснения результа-

объяснения ре-

подготавливать от-

ной лабораторной ра-

тов выполненной

зультатов выпол-

чет о выполнении

боты и отчета и мето-

лабораторной ра-

ненной лаборатор-

лабораторной

рабо-

дику выполнения за-

боты и отчета и

ной работы и отче-

ты с использованием

дания лабораторной

методику выпол-

та и методику вы-

стандартного

офис-

работы. Демонстри-

нения задания ла-

полнения задания

ного ПО

 

рует слабое умение

бораторной рабо-

лабораторной ра-

аргументированно

формулировать выво-

ты. Демонстрирует

боты. Демонстри-

защищать результа-

ды, представить по-

хорошее умение

рует отличное

ты, полученные в

нятно представить

формулировать

умение формули-

результате работы

результаты, состав-

выводы, предста-

ровать выводы,

 

 

лять отчет о получен-

вить понятно пред-

представить по-

 

 

ных в ходе выполне-

ставить результа-

нятно представить

 

 

ния лабораторной и

ты, составлять от-

результаты, со-

 

 

самостоятельной ра-

чет о полученных в

ставлять отчет о

 

 

боты результатах.

ходе выполнения

полученных в ходе

 

 

 

лабораторной и

выполнения лабо-

 

 

 

самостоятельной

раторной и само-

 

 

 

работы результа-

стоятельной рабо-

 

 

 

тах.

ты результатах.

19

Если хотя бы одна из компетенций не сформирована, то положительной оценки по дисциплине быть не может.

7.3. Типовые контрольные задания

Вопросы для защиты лабораторных и самостоятельных работ студентов

Раздел 1

1.Каковы функции компилятора? Какие виды оптимизации может применять компилятор?

2.Какие варианты исполняемого кода может генерировать компилятор?

3.Всегда ли увеличение уровня оптимизации компилятора ведет к ускорению выполнения программы?

4.Какие вы знаете способы измерения времени? Чем они отличаются?

5.Что такое оптимизация под архитектуру процессора?

6.Как повысить точность измерения времени исполнения фрагмента кода?

Раздел 2

1.Опишите схему взаимодействия нескольких устройств, подключённых к общей шине. Какие проблемы могут при этом возникать?

2.Какие существуют типы обработки прерываний? Какова область применения каждого типа? Приведите примеры таких устройств.

3.В каких случаях необходимо использование арбитра? Когда необходим децентрализованный арбитраж?

4.Как разрешается ситуация с одновременно возникающими прерываниями?

5.Где в современных ЭВМ используются прерывания? Какие бывают виды прерываний?

Раздел 3

1.Назовите основной принцип организации иерархии памяти.

2.Какие типы обхода массивов способен предсказать аппаратный предвыборщик данных в кэш-память?

3.Что такое кэш-память? Перечислите параметры кэш-памяти.

4.Что такое TLB? Для чего он нужен? Перечислите параметры TLB.

5.Какой порядок обхода данных в памяти является самым быстрым?

6.Назовите две основные причины, по которым последовательный обход быстрее случайного.

7.Предложите минимальную выборку данных (по адресам), которую невозможно одновременно разместить в 4-х ассоциативной кэш-памяти?

20