9

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «АРХИТЕКТУРА ЭВМ И

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ»

РАЗДЕЛ 1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

СИСТЕМАХ

ТЕМА 1. 1. Арифметические основы ЭВМ

1. Понятие системы счисления, виды систем счисления. Представление чисел в позиционной и непозиционной системе счисления.

2. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

3. Представление чисел в ЭВМ: естественная и нормальная формы. Алгебраическое представление двоичных чисел: прямой и обратный коды.

ТЕМА 1.2. Представление информации в ЭВМ.

4. Виды информации. Способы ее представления в ЭВМ. Классификация

информационных единиц, обрабатываемых ЭВМ.

5. Типы данных, структуры данных, форматы файлов. Числовые и нечисловые типы

данных и их виды. Кодирование символьной информации. Символьные коды ASCII,

UNICODE и др.

РАЗДЕЛ 2. АРХИТЕКТУРА И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ (ВС)

ТЕМА 2. 1. Логические основы ЭВМ, элементы и узлы.

6. Базовые логические операции и схемы. Таблицы истинности.

7. Схемные логические элементы ЭВМ: регистры, вентили, триггеры, сумматоры, полусумматоры. Таблицы истинности RS-, JK- и T-триггера.

ТЕМА 2. 2. Основы построения ЭВМ.

8. Принципы архитектуры и структуры компьютера. Принципы (архитектура) фон Неймана.

9. Основные компоненты ЭВМ. Основные типы архитектур ЭВМ.

ТЕМА 2. 3. Внутренняя организация процессора

10. Реализация принципов фон Неймана в ЭВм. Структура процессора. Типы регистров

процессора.

11. Понятие рабочего цикла, такта. Команда. Классификация команд. Структура команды

процессора. Цикл выполнения команды.

12. Арифметико-логическое устройство (АЛУ): назначение и классификация. Структура и

функционирование АЛУ.

ТЕМА 2. 4. Организация работы памяти компьютера.

13. Иерархическая структура памяти. Основная память, кэш-память, адресное и ассоциативное

ОЗУ.

ТЕМА 2. 5. Интерфейсы

14. Понятие интерфейса, Классификация интерфейса.

15. Чипсет, назначение и функционирование.

16. Внутренние интерфейсы ПК: шины ISA, EISA, VGF, VLB, PCI, AGP, их характеристики.

17. Системная шина и ее параметры. Интерфейсные шины и связь с системной шиной.

18. Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI. Современная модификация и характеристики интерфейсов IDE/ATA и SCSI.

ТЕМА 2. 6. Режимы работы процессора

19. Режимы работы процессора. Характеристика реального времени 8086. Адресация памяти реального режима.

20. Основные понятия защищенного режима. Страничное управление памятью. Переключение между реальным и защищенным режимами.

ТЕМА 2. 7. Основы программирования процессора

21. Основы программирования процессора. Выбор и дешифрация команд.

22. Основные команды процессора: арифметические и логические команды, команды перемещения, сдвига, сравнения, условных и безусловных переходов, команды ввода-вывода.

23. Подпрограммы. Виды и обработка прерываний. Этапы компиляции исходного кода в машинные коды и способы отладки. Использование отладчиков.

ТЕМА 2. 8. Современные процессоры

24. Основные характеристики процессора, Совместимость процессоров.

25. Основные современные модели процессоров. Обзор современных процессоров ведущих мировых производителей.

26. Процессоры нетрадиционной архитектуры. Клеточные и ДНК-процессоры. Нейронные процессоры.

РАЗДЕЛ 3. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

ТЕМА 3. 1. Организация вычислений в вычислительных системах

27. Назначение и характеристики ВС. Организация вычислений в вычислительных системах.

28. Конвейеризация вычислений. Конвейер команд, конвейер данных.

ТЕМА 3. 2. Классификация вычислительных систем

29. Классификация ВС в зависимости от числа потоков команд и данных: ОКОД (SISD), OKMD (SIMD), MKOD (MISD), MKMD (MIMD).

30. Классификация многопроцессорных ВС с разными способами реализации памяти совместного использования.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

1. Перевести числа из одной системы счисления в другую.

2. Выполнить операции над числами в естественно и нормальной форме.

3. Работа и особенности логических элементов ЭВМ.

4. Построение логических схем.

5. Архитектура системной платы.

6. Построение последовательности машинных операций для реализации простых вычислений.

7. Внутренние интерфейсы системной платы.

8. Интерфейсы периферийных устройств IDE и SCSI.

9. Параллельные и последовательные порты и особенности их работы.

10. Программирование арифметических и логических операций.

11. Программирование ввода/вывода.

12. Программирование и отладка программ.

13. Идентификация и установка процессора.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Тема 2. Системы счисления

Практическая работа № 1

Применение правил недесятичной арифметики;

Студент должен

Знать:

• Правила недесятичной арифметики;

• Понятие системы счисления;

• Способы представления

чисел в ЭВМ. Уметь:

• Применять правила недесятичной арифметики;

Самостоятельная работа:

• решение задач на применение правил недесятичной арифметики.

Практическая работа № 2.

Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

Студент должен

Знать:

• Двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную систему счисления;

• Представление чисел в позиционной системе счисления;

Самостоятельная работа:

• решение задач на перевод чисел из одной системы счисления в другую.

Тема 3. Измерение информации

Практическая работа № 3

Использование формулы Хартли при решении задач на определение количества информации.

Студент должен

Знать:

• Единицы измерения информации;

• Назначение формулы Хартли;

• Меры информации: синтаксическую, семантическую, прагматическую.

Уметь:

• Применять формулу Хартли для измерения количества информации;

Самостоятельная работа:

• решение задач на применение формулы Хартли.

Практическая работа № 4

Применение алфавитного подхода к измерению информации при решении задач на определение количества информации.

Студент должен

Знать:

• Понятия количества информации;

• Укрупненные единицы измерения информации;

• Бит, байт, килобайт;

Уметь:

• Измерять количество информации;

• Определять объем данных.

Самостоятельная работа:

• решение задач на измерение количества и объема информации

Практическая работа № 5

Использование закона аддитивности информации при решении задач на определение количества информации.

информации.

Тема 4. Кодирование и декодирование информации

Практическая работа № 6

Применение теоремы Котельникова

Студент должен

Знать:

• Принципы кодирования и декодирования информации;

• Понятие дискретизации;

• Сущность теоремы Котельникова;

Уметь:

• Применять теоремы Котельникова.

Самостоятельная работа:

• решение задач на применение теоремы Котельникова.

Тема 5. Основы передачи данных

Практическая работа № 7

Применение формулы Шеннона

Студент должен

Знать:

• Режимы и коды передачи данных;

• Меры информации;

• Равновероятные события, события и вероятность.

Уметь:

• Применять формулу Шеннона.

Самостоятельная работа:

• решение задач на применение формулы Шеннона.

Тема 6. Способы кодирования информации

Практическая работа № 8

Способы кодирования информации

Студент должен

Знать:

• назначение оптимального кодирования информации;

• Основные системы кодирования ASCII, UNICODE и др.;

• Системы кодирования графической информации;

• Способы кодирования звуковой информации. Уметь:

• Осуществлять оптимальное кодирование информации.

Самостоятельная работа:

• решение задач с использованием оптимального кодирования информации.

Тема 7. Способы сжатия и архивация информации

Практическая работа № 9

Сжатие информации

Студент должен

Знать:

• Способы сжатия информации;

• Сжатие графической информации;

• Сжатие с потерей и без потери информации.

Уметь:

• Применять способы сжатия информации;

• Применять восстановления изображения.

Самостоятельная работа:

• решение задач на сжатие/восстановление информации.

Практическая работа № 10

Работа с программой-архиватором

Студент должен

Знать:

• Архивацию информации;

• Типы программ-архиваторов;

• Функции программ-архиваторов.

Уметь:

• Работать с программой-архиватором.

Самостоятельная работа:

• Применение программы-архиватора..

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

1	Практическая работа №1. Применение правил недесятичной арифметики.	2
2	Практическая работа №2. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.	2
3	Практическая работа №3. Использование формулы Хартли при решении задач на определение количества информации	2
4	Практическая работа №4. Применение алфавитного подхода к измерению информации при решении задач на определение количества информации	2
5	Практическая работа №5. Использование закона аддитивности информации при решении задач на определение количества информации	2
6	Практическая работа №6. Применение теоремы Котельникова	2
7	Практическая работа № 7. Применение формулы Шеннона	2
8	Практическая работа № 8 Решение зада с использование оптимального кодирования информации	2
9	Практическая работа № 9. Сжатие информации	2
10	Практическая работа № 10. Работа с программой-архиватором	2
Всего:		20

ЛИТЕРАТУРА

1. «Основы теории информации». Учебное пособие. Андреева Е.В., Щепин Е.В.

Информатика №4, М., 2004.

2. "Основы информатики" для студентов колледжей. Ляхович В.Ф. Ростов- на- Дону, изд. "Феникс", 2005

3. "Информационные технологии" в двух частях". Шафрин Ю., Москва, изд. "Лаборатория базовых знаний», 2003

4. «Теория информации и надежная связь». М., Сов.Радио, 1979.

5. "Основы современных компьютерных технологий" под ред. профессора Хомоненко А.Д.

6. "Информатика и информационные технологии" учебник 10-11 классы, изд. "Бином, Лаборатория знаний". Угринович Н., Москва, 2002 г.

7. Лекции по теории информации, Новосибирск, НГУ, 2003.

8. «Курс теории информации», М., Наука, 2002.

24