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

Учебные материалы ИКНТ 1-8 семестры / 3 семестр / Б3.Б1 Архитектура информационных систем

.pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
527.19 Кб
Скачать

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

1. Цели и результаты изучения дисциплины

1.1. Цели изучения дисциплины Цель – сформировать специалистов, умеющих обоснованно и результативно

применять существующие и осваивать новые методы и модели при разработке информационных систем; умеющих математически грамотно пояснить существо используемых методов и моделей и обосновать необходимость их применения.

Впроцессе обучения студенты должны приобрести необходимые знания в области изучения теоретических основ построения ЭВМ и информационных систем; умение реализовывать на практике методы минимизации логических функций; приобретение опыта при решении задач построения оптимальных схемотехнических структур в заданных базисах понимание того, что основные принципы построения ЭВМ информационных систем идентичны, а использование программных и аппаратных средств только тогда эффективно, когда их применение обосновано расчетами, а алгоритмы и программы оптимальны.

Врезультате изучения дисциплины студенты должны уметь самостоятельно демонстрировать практические навыки конструирования и использования аппаратных и программных средств вычислительной техники.

Изучение курса ставит перед собою следующие задачи:

расширение знаний в области современных тенденций построения ЭВМ и информационных сетей; формирование умений реализовывать на практике методы минимизации логических

функций и приобретения опыта построения оптимальных схемотехнических структур в заданных базисах; развитие умений работать в конкурентной среде, используя теоретические и

практические навыки создания оптимальных структур; овладение методологиями анализа и синтеза технологических объектов и информационных ресурсов;

освоение профессиональных навыков работы с аппаратными и программными средствами; умение самостоятельно демонстрировать и развивать практические навыки

конструирования и использования информационно-вычислительных технологий.

В результате изучения курса «Архитектура информационных систем» студент должен:

знать

технологии построения ЭВМ и информационных систем;

международные и национальные стандарты в данных областях; методологии анализа и синтеза ЗВМ, систем и их ресурсов;

уметь

применять знание теории построения ЭВМ и информационных систем для решения профессиональных задач жизненного цикла автоматизации производства; разрабатывать и анализировать оптимальные структуры вычислительных устройств и информационных сетей;

вводить в жизненный цикл решения данных задач инновационные технологии;

Стр. 2 из 25

01.04.2012 21:42

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

владеть

приемами разработки достижения оптимальных результатов в рамках ограниченных ресурсов априорной и экспериментальной информации, методами анализа качества функционирования вычислительных структур и сетей, методами синтеза новых инфраструктур, навыками разработки инновационных решений, типовыми операциями построения оптимальных стрктур, навыками работы в средах вычислительных структур;

социально - личностные качества обучающегося:

организованность, ответственность, сосредоточенность, коммуникабельность, активность, гражданственность, патриотизм.

1.2. Результаты обучения (компетенции) выпускника, в формирование которых вносит вклад освоение дисциплины

Код

Результат обучения (компетенция) выпускника ООП

ОК-1 владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, умение логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь

ОК-2 готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе; знание принципов и методы организации и управления малыми коллективами; способность находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готов нести за них ответственность

ОК-3 понимание социальной значимости своей будущей профессии, обладание высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности

ОК-4 способность научно анализировать социально значимые проблемы и процессы, умение использовать на практике методы гуманитарных, экологических, социальных и экономических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности

ОК-5 умение применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для интеллектуального развития, повышения культурного уровня, профессиональной компетенции, сохранения своего здоровья, нравственного и физического самосовершенствования

ОК-6 владение широкой общей подготовкой (базовыми знаниями) для решения практических задач в области информационных систем и технологий

ОК-7 умение критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков

ОК-8 осознание значения гуманистических ценностей для сохранения и развития современной цивилизации; готовность принять нравственные обязанности по отношению к окружающей природе, обществу, другим людям и самому себе

ПК-1 способность проводить предпроектное обследование объекта проектирования, системный анализ предметной области, их взаимосвязей

ПК-2 способность проводить техническое проектирование

ПК-5 способность проводить моделирование процессов и систем

ПК-6 способность оценивать надежность и качество функционирования объекта проектирования

Стр. 3 из 25

01.04.2012 21:42

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

ПК-10 готовность разрабатывать, согласовывать и выпускать все виды проектной документации

ПК-12 способность разрабатывать средства реализации информационных технологий (методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные)

ПК-15 готовность участвовать в работах по доводке и освоению информационных технологий в ходе внедрения и эксплуатации информационных систем

ПК-23 способность проводить сбор, анализ научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по тематике исследования

ПК-26 готовность использовать математические методы обработки, анализа и синтеза результатов профессиональных исследований

ПК-28 способность формировать новые конкурентоспособные идеи и реализовывать их в проектах

ПК-34 готовность адаптировать приложения к изменяющимся условиям функционирования

1.3. Планируемые результаты освоения дисциплины Планируемые результаты изучения дисциплины, обеспечивающие достижение

цели изучения дисциплины «Архитектура информационных систем» и её вклад в формирование результатов обучения (компетенций) выпускника ООП (при разработке раздела использован раздел 7 ФГОС ВПО):

знание основных понятий и архитектур информационных систем, методов общения с информационными системами, методов и моделей обработки информации, в частности, построение оптимальных алгоритмических и технических структур;

умение применять математические методы (в частности, методы математической логики, статистической обработки данных) для решения типичных задач обработки информации в информационных системах с доведением решения до практически приемлемого результата с использованием стандартного программного обеспечения;

умение ориентироваться в математическом аппарате в области интеллектуальных информационных систем, работать с профессиональной литературой, подобрать, интерпретировать и оценить необходимую информацию;

– умение разрабатывать структуру информационной системы, рационально использовать существующие методы и прикладное программное обеспечение, а также разрабатывать новые методы в соответствии с заданием;

– учебные умения, позволяющие с высокой степенью самостоятельности осваивать новые математические методы и модели, используемые в области архитектуры информационных систем.

2. Место дисциплины в ООП

2. Место дисциплины в структуре ООП

Согласно ФГОС ВПО направления 230400 «Информационные системы и технологии» (квалификация (степень) «бакалавр»). «Архитектура информационных систем» – рекомендованная в ФГОС дисциплина профессиональной части цикла Б.3.

Дисциплину «Архитектура информационных систем» студенты изучают в 3-м семестре.

Изучение дисциплины опирается на знания в области математики (включая функциональный анализ и теорию вероятностей), информационных технологий (общий уровень владения компьютером, технология программирования), освоенные студентами на предшествующих этапах обучения.

Стр. 4 из 25

01.04.2012 21:42

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

Результаты изучения дисциплины используются при изучении дисциплин профессионального цикла Б.3 (теоретические основы электроники и электроника, электроника и схемотехника и др.).

Кроме того, результаты изучения дисциплины используются при подготовке к контрольным работам (раздел 7 ФГОС ВПО).

3. Распределение трудоёмкости освоения дисциплины по видам учебной работы

3.1. Виды учебной работы

Виды учебной работы

 

Трудоемкость

 

 

 

 

ач/нед

ач/сем

 

 

 

 

 

 

Лекции

 

2

36

 

 

 

 

 

Лабораторные занятия

 

 

 

 

 

Практические занятия, семинары

 

2

36

 

 

 

 

в том числе аудиторные занятия в интерактивной форме

 

108

 

 

 

 

Самостоятельная работа

 

68

 

 

 

в том числе творческая проблемно-ориентированная самостоятельная

8

работа

 

 

 

Экзамены (подготовка во время сессии, сдача)

 

40

 

 

 

 

Общая трудоемкость освоения дисциплины

в академических часах:

180

 

в зачетных единицах:

5.00

3.2. Формы контроля

 

 

Формы контроля

 

Количество

 

 

 

 

 

Текущий контроль

 

 

 

 

 

Контрольные работы (КРаб), шт.

 

3

 

 

 

 

 

Коллоквиумы (Кк), шт.

 

 

 

 

 

 

Расчетно графические работы (РГР), шт.

 

 

 

 

 

 

Рефераты (Реф), шт.

 

 

 

 

 

 

Курсовые проекты (КП), шт.

 

 

 

 

 

 

Курсовые работы (КР), шт.

 

 

 

 

 

 

Промежуточная аттестация

 

 

 

 

 

Зачёты (З), шт.

 

 

 

 

 

 

Экзамены (Э), шт.

 

1

 

 

 

 

4. Содержание и результаты обучения

4.1. Разделы дисциплины и виды учебной работы

 

Темы

Л

ПЗ

СРС

 

 

 

 

 

1.

ВВЕДЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.

История развития аппаратно-программных средств

2

2

 

 

 

 

 

2.

АРХИТЕКТУРЫ ЭВМ И ИНФОРМАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.

Типовая архитектура

2

2

 

 

 

 

 

2.2.

Варианты архитектур и их реализации

2

4

 

 

 

 

 

Стр. 5 из 25

01.04.2012 21:42

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

3.

ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕДУР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.

Методы обработки информации

4

4

 

6

 

 

 

 

 

 

 

3.2.

Двоичная арифметика

4

4

 

4

 

 

 

 

 

 

 

3.3.

Контрольная работа по разделу 3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

ЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.

Формы представления логических функций

2

4

 

4

 

 

 

 

 

 

 

4.2.

Минимизация выражений

2

2

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3.

Карты Карно

 

 

4

4

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4.

Метод Морреля

 

 

4

4

 

8

 

 

 

 

 

 

 

4.5.

Контрольная работа по разделу 4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1.

Логические элементы и автоматы

4

4

 

6

 

 

 

 

 

 

 

5.2.

Структурная оптимизация

4

4

 

8

 

 

 

 

 

 

 

5.3.

Контрольная работа по разделу 5

2

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.1.

Перспективы развития информационных комплексов. Организация

1

 

4

 

ЭВМ и систем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2.

Типовые информационные и вычис-лительные системы

1

 

4

 

 

 

 

 

 

 

7.

ЭКЗАМЕНЫ, ПОДГОТОВКА, СДАЧА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.1.

Экзамены, подготовка,сдача

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого по видам учебной работы, ач

36

36

 

108

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итого по видам учебной работы, зет

1.00

1.00

 

3.00

 

 

 

 

 

 

 

Общая трудоемкость освоения, ач / зет

180 / 5.00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Содержание разделов и результаты изучения дисциплины

 

 

 

 

 

Темы, разделы

 

Результаты освоения дисциплины

 

1. ВВЕДЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

1.1. История

развития Знания на уровне понятий, определений,

 

 

 

аппаратно-программных средств формулировок. Исторические аспекты развития

 

 

История развития аппаратнопрограммных аппаратных средств вычислительной

программных средств

 

техники. Знания на уровне моделей и методов.

 

 

 

 

Влияние технического прогресса на программных и

 

 

 

аппаратных средств Умения в решении задач.

 

 

 

 

Строить модели и определять компоновку

 

 

 

 

 

 

информационных систем для решения задач поиска

иобработки информации, а также управления.

2.АРХИТЕКТУРЫ ЭВМ И ИНФОРМАЦИОННЫХКОМПЛЕКСОВ

2.1.Типовая архитектура Знания на уровне понятий, определений, Структура типовой ЭВМ и формулировок. Информационные системы.

информационной системы. Архитектура ЭВМ и информационной системы. Типовая архитектура. Интерфейсы. Объяснение решений. Знания на уровне моделей и методов.

Модели ЭВМ и информационной системы. Методы

Стр. 6 из 25

01.04.2012 21:42

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

построения ЭВМ и информационных систем под задачи. Умения в решении задач. Строить модели и определять компоновку информационных систем для решения задач поиска и обработки информации,

атакже управления.

2.2.Варианты архитектур и Знания на уровне понятий, определений,

их реализации

 

 

 

формулировок. Варианты компоновки архитектур

Архитектуры

ЭВМ

и ЭВМ и информационных систем. Знания на уровне

информационных систем.

 

моделей и методов. Методы реализации

 

 

 

 

 

архитектурных решений для разных вариантов

 

 

 

 

 

систем. Умения. Реализовать выбранный вариант

 

 

 

 

 

архитектуры системы

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХПРОЦЕДУР

3.1.

Методы

обработки

Знание на уровне понятий, определений,

информации

 

 

 

формулировок. Виды информации: словесная,

Классификация

методов.

графическая, табличная, выражением и т.д.

Предварительная

обработка.

Системы счисления. Двоичная арифметика. Знания

Представление информации.

 

на уровне моделей и методов. Арифметические

 

 

 

 

 

модели. Методы прогнозирования, планирования и

 

 

 

 

 

исполнения действий. Умения. Решать двоичные

 

 

 

 

 

арифметические задачи Реализовывать

 

 

 

 

 

аналитические, структурные и программно-

 

 

 

 

 

алгоритмические методы для получения

 

 

 

 

 

конкретного результата.

3.2. Двоичная арифметика

 

Знание на уровне понятий, определений,

Классификация

методов.

формулировок. Простейшие арифметические

Прямой,

 

обратный

и

операции в прямом, обратном и дополнительных

дополнительный

коды.

Сложение,

кодах. Знания на уровне моделей и методов.

вычитание, умножение и деление.

 

Структурные модели выполнения арифметических

 

 

 

 

 

операций и методы их реализации. Умения.

 

 

 

 

 

Получать конкретные результаты различными

 

 

 

 

 

методами и способами.

3.3. Контрольная работа по Творчески использовать полученные умения и

разделу 3 знания.

Проверка полученных знаний.

4. ЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ

4.1.

Формы

представления

Знание на уровне понятий, определений,

логических функций

формулировок. Правило получения различных форм

Извлечение знаний из входных

пред-ставления логических функций. Переходы из

данных.

Представление функций в

одной формы в другую. Знания на уровне моделей и

формах: аналитической, строчной,

методов. Модели логических функций. Методы

цифровой,

совершенно

достижения желаемого результата. Умения.

конъюнктивной,

совершенно

Использовать полученные знания для достижения

дизъюнктивной,

минимально

поставленной цели.

конъюнктивной

и минимально

 

дизъюнктивной.

 

 

4.2.Минимизация Знание на уровне понятий, определений,

выражений

формулировок. Управление знаниями правил

Стр. 7 из 25

01.04.2012 21:42

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

Булева

алгебра.

 

Основные

булевой алгебры. Связь булевой алгебры с

правила

 

и

 

определения.

техническими элементами. Знания на уровне

Практическая

реализация правил

моделей и методов. Логические модели знаний.

булевой алгебры.

 

 

 

 

 

Методы выполнения логических операций. Умения.

 

 

 

 

 

 

 

 

Решать задачи построения оптимальных

 

 

 

 

 

 

 

 

информационных систем с помощью аппарата

 

 

 

 

 

 

 

 

булевой алгебры.

 

 

 

 

 

4.3. Карты Карно

 

 

 

Знание на уровне понятий, определений,

Поиск

 

 

 

минимально

формулировок. Составление карт Карно. Правила

конъюнктивной

 

и

минимально

образования «единичных» и «нулевых» групп.

дизъюнктивной нормальных форм с

Представление искомых форм. Знания на уровне

помощью карт Карно.

 

 

 

моделей и методов. Модели информационных

 

 

 

 

 

 

 

 

систем. Методы поиска оптимальных выражений.

 

 

 

 

 

 

 

 

Умения. Строить карты Карно в соответствии с

 

 

 

 

 

 

 

 

изученными методами.

4.4. Метод Морреля

 

Знание на уровне понятий, определений,

Автоматизация

 

 

 

формулировок. Получение и использование терма

вычислительных

 

процедур

при

Морреля. Знания на уровне моделей и методов.

решение задач оптимизации.

 

Модели информационных систем. Методы поиска

 

 

 

 

 

 

 

 

оптимальных выражений. Умения. Использовать

 

 

 

 

 

 

 

 

терм Морреля и реализовывать программно метод

 

 

 

 

 

 

 

 

Морреля.

4.5.

Контрольная

работа

по

Творчески использовать полученные умения и

разделу 4

 

 

 

 

 

 

 

знания.

Проверка полученных знаний.

 

 

 

5. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

 

 

5.1. Логические элементы и

Знание на уровне понятий, определений,

автоматы

 

 

 

 

 

 

 

формулировок. Комбинационные схемы.

Синтез

 

 

и

 

анализ

Логические эле-менты. Сумматор. Автоматы.

комбинационных схем.

Логические

Методы синтеза. Программные средства создания

элементы.

Двоичный

 

сумматор.

информационных систем и их элементов. Знания на

Односторонние булевы

уравнения.

уровне моделей и методов. Модели технических

Методы синтеза

 

комбинационных

элементов. Методы синтеза и анализа. Умения.

схем со многими выходами.

 

Преобразовывать теоретические исследования в

 

 

 

 

 

 

 

 

технические решения.

5.2.

 

 

 

Структурная

Знание на уровне понятий, определений,

оптимизация

 

 

 

 

 

 

формулировок. Синтез. Анализ. Память. Приемо-

Синтез

и

анализ

конечных

передача информации. Знания на уровне моделей и

автоматов.

 

Двоично-десятичный

методов. Схемотехнические модели. Методы

сумматор.

 

 

 

 

 

 

 

реализации схемотехнических решений. Умения.

 

 

 

 

 

 

 

 

Преобразовывать теоретические исследования в

 

 

 

 

 

 

 

 

технические решения.

 

 

 

 

 

5.3.

Контрольная

работа

по

Творчески использовать полученные умения и

разделу 5

 

 

 

 

 

 

 

знания.

Проверка полученных знаний.

 

6. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХКОМПЛЕКСОВ

 

 

 

 

6.1.

Перспективы

развития

Знание на уровне понятий, определений,

информационных

комплексов.

формулировок. Информационные технологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр. 8 из 25

01.04.2012 21:42

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

Организация ЭВМ и систем

 

Структура. Архитектура. Информационный обмен.

Функциональная

 

 

и

Прерывание. Периферийные устройства. Знания на

структурная

 

 

организация.

уровне моделей и методов. Методы построения

Организация

памяти.

Организация

информационных систем. Умения. Реализовывать

ввода/вывода

 

 

информации.

информационную систему на базе имеющихся

Программно-аппаратные

средства.

программно-аппаратных средств.

Организация прерываний.

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2.

 

 

 

Типовые

Знание на уровне понятий, определений,

информационные

 

и

вычис-

формулировок. Программные и аппаратные

лительные системы

 

 

 

средства. Производительность. Режимы обработки

Параллельные, много-

 

данных. Физическая структура сети. Логическая

машинные и

много-процессорные,

структура сети. Реальный масштаб времени. Знания

матричные

и

ассоциативные,

на уровне моделей и методов. Методы построения

конвейерные

и

 

 

потоковые,

информационных систем. Умения. Реализовывать

информационно-управляющие и пр.

информационную систему на базе имеющихся

системы и сети.

 

 

 

 

программно-аппаратных средств.

7. ЭКЗАМЕНЫ, ПОДГОТОВКА, СДАЧА

 

 

 

 

 

 

7.1.

 

 

 

Экзамены,

Экзамены, подготовка,сдача

подготовка,сдача

 

 

 

 

 

Экзамены, подготовка,сдача

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Образовательные технологии

В преподавании курса используются традиционные образовательные технологии:

лекции,

практические занятия.

Программой предусмотрены практические занятия. В начале занятия студентам демонстрируется презентация с теоретическим материалом (20-30 минут). Затем студенты приступают к выполнению индивидуальных заданий.

Кроме того, в рамках курса предусмотрено 3 контрольных работы по разделам 2-4. Объём лекционных занятий составляет 50% общего объёма аудиторных занятий.

Стр. 9 из 25

01.04.2012 21:42

Rich text editor, text_content, press ALT 0 for help.

http://license.stu.neva.ru/programs/print/printprograms_code.php

Все.

.

Занятия в активной и интерактивной формах

Занятия в интерактивной форме

Объём,

 

 

 

Стр. 10 из 25

01.04.2012 21:42