Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ульяновский государственный педагогический университет имени И.Н. Ульянова»

(ФГБОУ ВПО «УлГПУ им. И.Н. Ульянова»)

Кафедра информатики

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

_______________ И.В. Столярова

«_____» ________________ 2012 г.

Основы микроэлектроники и архитектуры компьютера

Программа учебной дисциплины федерального компонента для специальности 050708.65 Педагогика и методика начального образования с дополнительной специальностью Информатика

Составители:

Шубович В.Г., кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой информатики

Сибирев В.В., кандидат педагогических наук, доцент кафедры информатики

Рассмотрено и утверждено на заседании учёного совета физико-математического факультета (протокол от «30» марта 2012 г. № 6 ).

Ульяновск, 2012

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Понятие об архитектуре компьютера

История развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ. Классификация компьютеров. Принципы фон Неймана и классическая архитектура компьютера. Принцип открытой архитектуры компьютера.

Тема 2. Архитектура микропроцессора

Функциональная схема персонального компьютера. Процессор. Регистры. Программно доступные регистры: аккумулятор, счетчик команд, указатель стека, индексный регистр, регистр флагов. Система и механизм прерываний микропроцессора. Оперативная память (RAM). Постоянная память (ROM). Механизмы адресации. Материнская плата. Канальная и шинная системотехника.

Тема 3. Внешние устройства компьютера

Внешние запоминающие устройства. Устройства ввода и вывода информации: видеокарты и мониторы; принтеры; манипуляторы; накопители на гибких и жестких магнитных дисках; оптические диски; сканирующие устройства. Контроллеры внешних устройств. Драйверы устройств. Техническое обслуживание компьютера. Современные тенденции развития архитектуры компьютера.

Тема 4. Программирование на ассемблере

Система команд. Команды и данные. Форматы данных. Мнемоническое кодирование. Прерывания базовой системы ввода-вывода (BIOS) и операционной системы (ОС). Отладка и трассировка программ

Тема 5. Современные тенденции развития архитектуры компьютера

Внедрение мультимедиа технологий. Развитие микропроцессорных технологий и использование суперчипов. Использование параллельной обработки данных в компьютерах пятого поколения. Компьютеры с архитектурой, построенной не на принципах фон Неймана. Биокомпьютеры. Квантовые компьютеры.

Тема 6. Основы положения и направления развития микроэлектроники

Этапы развития электроники. Основные положения и принципы микроэлектроники. История развития микроэлектроники. Факторы, определяющие развитие микроэлектроники. Классификация изделий микроэлектроники. Современные направления развития микроэлектроники.

Тема 7. Микропроцессоры

Микропроцессоры (МП) - основа персональных компьютеров. История развития: 4-хразрядные, 8-миразрядные, 16-тиразрядные 32-хразрядные микропроцессоры. Однокристальные МП. Тактовая частоты и принципы потактовой реализации команд, микрокоманды. Реализация функции МП: выборка команд из оперативного ЗУ, декодирование команд, выполнение операций, управление пересылкой информации между своими внутренними регистрами, оперативной памятью и периферийными устройствами, обработка прерываний, управление различными устройствами компьютера. Работа микропроцессора с внешними устройствами. Принципы микроэлектронной системно и схемотехники. Модель микрокомпьютера. Основные тенденции развития универсальных микропроцессоров: повышение тактовой частоты, увеличение пропускной способности подсистемы памяти, повышение степени внутреннего параллелизма.

Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
	1	Использование средств диагностики функциональных характеристик операционных систем
	2	Определение конфигурации компьютера программными средствами
	2	Кодирование и хранение символьной информации - символов и строк. Кодировка символов ASCII.
	2	Кодирование и хранение целых неотрицательных чисел. Двоичная, восьмеричная и 16-тиричная системы счисления. Перевод чисел из двоичной системы счисления в восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления и обратно.
	2	Кодирование и хранение целых чисел со знаком, прямой, обратный и дополнительный коды числа. Сложение и вычитание целых чисел со знаком в дополнительном коде. Двоично-десятичная системы счисления. Алгоритмы перевода чисел из десятичной в двоичную и двоично-десятичную системы счисления и обратно.
	4	Мнемоническое кодирование на языке ассемблера линейных, разветвляющихся и циклических алгоритмов.
	6,7	Исследование работы PIC-процессора, программирование PIC-процессора.

Примерный перечень вопросов к экзамену

1. Поколения ЭВМ.

2. Информационно-логические основы построения ЭВМ.

3. Принципы фон Неймана.

4. Канальная и шинная системотехника.

5. Функциональная схема персонального компьютера.

6. Команды работы с регистрами.

7. Описание определения данных в Ассемблере.

8. Параметры макрокоманды. Макробиблиотека.

9. Устройства ввода и вывода инфор­мации.

10. Назначение и функции микропроцессора (МП).

11. Особенности технологии и методы создания БИС и СБИС.