Рабочая программа учебной дисциплины

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ «КАМЕНСКИЙ ТЕХНИКУМ СТРОИТЕЛЬСТВА И АВТОСЕРВИСА» РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП.01 Основы архитектуры, устройство и  функционирование вычислительных систем 2018 СОГЛАСОВАНО  Председатель ЦК математических, общих  естественнонаучных дисциплин и группы  «Информатика и вычислительная техника» _________ Г.Н.Филимонова  Протокол №____ от ______________2018г.      УТВЕРЖДЕНО Замдиректора по УР __________ А.С. Золотарев  «___»___________2018 г. Рабочая программа учебной дисциплины разработана с учётом требований: ­   Федерального   государственного   образовательного   стандарта   среднего профессионального образования (далее – ФГОС СПО) по специальности 09.02.04 Информационные системы (по отраслям) (утв. приказом Министерства образования и науки РФ от 14 мая 2014 года № 525, зарегистрирован в Минюсте РФ  03 июля 2014 г. N 32962).                                                                                                              ­  Положения   о   разработке   рабочей   программы   учебной   дисциплины     в ГБПОУ РО «КТСиА» № 55  (приказ от 17.02.2015г. № 58). Организация­разработчик:  государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области  «Каменский техникум строительства и автосервиса» (ГБПОУ РО «КТСиА») Разработчик:  Дашкова   Наталия   Юрьевна,   преподаватель   высшей   квалификационной категории ГБПОУ РО «КТСиА» Рецензенты:  Л.Н. Миненкова, преподаватель высшей квалификационной категории  ГБПОУ  РО «КТСиА»                     С.А.   Назаров,  Кандидат   педагогических   наук,   доцент   кафедры естественнонаучных   дисциплин,   информационных   технологий   и   управления Каменского института (филиала) ФГБОУ ВПО ЮРГПУ (НПИ) им. М.И.Платова                                                          3 СОДЕРЖАНИЕ 1 ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 3 УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ  УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 4 КОНТРОЛЬ   И   ОЦЕНКА   РЕЗУЛЬТАТОВ   ОСВОЕНИЯ   УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 4 6 12 13 4 1  ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП.01 Основы архитектуры, устройство и функционирование  вычислительных систем 1.1  Область применения рабочей программы Рабочая     программа   учебной   дисциплины   является   частью   программы подготовки   специалистов   среднего   звена   в   соответствии   с   ФГОС   СПО   по специальности 09.02.04  Информационные системы (по отраслям)  по направлению подготовки 09.00.00 Информатика и вычислительная техника  1.2  Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы  Дисциплина   входит   в   группу   общепрофессиональных   дисциплин профессиональный цикла  1.3   Цели и задачи учебной дисциплины – требования к результатам освоения учебной дисциплины: В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь: с помощью программных средств организовывать управление ресурсами  вычислительных систем; осуществлять поддержку функционирования информационных систем; осуществлять вычисления в системах счисления; организовывать управление ресурсами вычислительных систем; осуществлять работу с логическими элементами ЭВМ. В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать: построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные  особенности;  принципы работы основных логических блоков систем; классификацию вычислительных платформ и архитектур;  параллелизм и конвейеризацию вычислений; основные конструктивные элементы средств вычислительной техники,  функционирование, программно­аппаратная совместимость; стандарты кодирования информации; арифметические основы ЭВМ; представление информации в ЭВМ. В   результате   освоения   учебной   дисциплины   обучающийся   должен  овладеть компетенциями: ОК  1.   Понимать   сущность   и   социальную   значимость   своей   будущей   профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. 5              ОК   2.   Организовывать   собственную   деятельность,   выбирать   типовые   методы   и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. ОК   4.   Осуществлять   поиск   и   использование   информации,   необходимой   для эффективного   выполнения   профессиональных   задач,   профессионального   и личностного развития. ОК   5.   Использовать   информационно­коммуникационные   технологии   в профессиональной деятельности. ОК   6.   Работать   в   коллективе   и   команде,   эффективно   общаться   с   коллегами, руководством, потребителями. ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий. ОК   8.   Самостоятельно   определять   задачи   профессионального   и   личностного развития,   заниматься   самообразованием,   осознанно   планировать   повышение квалификации. ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности. ПК   1.1.   Собирать   данные   для   анализа   использования   и   функционирования информационной системы, участвовать в составлении отчетной документации, принимать   участие   в   разработке   проектной   документации   на   модификацию информационной системы. ПК 1.2. Взаимодействовать со специалистами смежного профиля при разработке методов,   средств   и   технологий   применения   объектов   профессиональной деятельности. ПК   1.9.  Выполнять   регламенты   по   обновлению,  техническому   сопровождению   и восстановлению   данных   информационной   системы,   работать   с   технической документацией. 1.4     Количество   часов   на   освоение   рабочей   программы   учебной дисциплины: Максимальной учебной нагрузки обучающегося ­ 155 часов. В том числе: обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося ­ 103 часа, самостоятельной работы обучающегося ­ 52 часа, из них вариативная часть – 53 часа. 6 2  СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1  Объем учебной дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Максимальная учебная нагрузка (всего) Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)  в том числе: практические занятия Самостоятельная работа  Промежуточная дифференцированного зачёта1 аттестация    в   форме Количество часов 155 103 34 52 2 1 Проводится за счет практических часов 7 2.2  Тематический план и содержание учебной дисциплины  ОП.01 Основы архитектуры, устройство и функционирование вычислительных систем Наименование  разделов и тем 1 Раздел 1. Арифметические основы ЭВМ Представление информации в вычислительных системах Тема 1.1. Содержание учебного материала, лабораторные  работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся Количество часов Уровень освоения 2 Содержание учебного материала: Системы счисления. Непозиционные и позиционные системы счисления. Системы   счисления,   используемые   в   ЭВМ.   Свойства   позиционных систем счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Алгебраическое   представление   двоичных   чисел:   прямой,   обратный   и дополнительные   коды.   Использование   обратного   и   дополнительного двоичных   кодов   для   реализации   всех   арифметических   операций   с помощью   суммирующего   устройства.   Представление   чисел   в   ЭВМ: естественная и нормальная формы. Форматы хранения чисел в ЭВМ. Практические занятия: Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Выполнение операций над числами в естественной и нормальной формах Самостоятельная работа обучающихся: Подготовить   презентацию   «История   развития   вычислительной техники» Подготовить сообщение «Формы  хранения чисел в ЭВМ» 3 20 4 4 5 4 2 8 Тема 1.2. Представление информации в ЭВМ Раздел 2. Построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные особенности Тема 2.1. Организация вычислений в вычислительных системах Тема 2.2 Содержание учебного материала: Виды информации и способы ее представления в ЭВМ. Кодирование  информации. Символьные коды: ASCII, UNICODE и др.  Кодирование  графической информации. Двоичное кодирование звуковой информации.  Сжатие информации. Кодирование видеоинформации. Стандарт  MPEG. КР № 1 по разделу 1 Самостоятельная работа обучающихся: Написать реферат «Стандарты кодирования информации» Содержание учебного материала: Назначение   и   характеристики   ВС.   Организация   вычислений   в вычислительных системах. ЭВМ параллельного действия, понятия потока команд   и   потока   данных.   Ассоциативные   системы.   Матричные   системы. Конвейеризация   вычислений.   Конвейер   команд,   конвейер   данных. Суперскаляризация Самостоятельная работа обучающихся: Подготовить сообщение «Преимущества и недостатки различных типов вычислительных систем» Содержание учебного материала: 2 2 1 4 31 8 2 10 9 Классификация вычислительных систем Классификация   ВС   в   зависимости   от   числа   потоков   команд   и   данных: ОКОД   (SISD),   ОКМД   (SIMD),   МКОД   (MISD),   МКМД   (MIMD). Классификация многопроцессорных ВС с разными способами реализации памяти совместного использования: UMA, NUMA, COMA. Сравнительные характеристики, аппаратные и программные особенности. Классификация многомашинных   ВС:  MPP,  NDW  и  COW.   Назначение,   характеристики, особенности. Примеры ВС различных типов. Преимущества и недостатки различных типов вычислительных систем. Практические занятия: Выбор   вычислительной   системы.   Поддержка   функционирования информационных систем Организация управления ресурсами вычислительных систем с помощью программных средств КР № 2 по разделу 2 Самостоятельная работа обучающихся: Подготовить реферат «Вычислительные системы MISD »  Подготовить доклад «Вычислительные системы SISD » Подготовить сообщение «Преимущества и недостатки вычислительных систем» Раздел 3. Архитектура и принципы работы основных логических блоков вычислительных систем Тема 3.1. Содержание учебного материала: 4 1 6 102 7 10 Логические основы ЭВМ, элементы и узлы Тема 3.2. Основы построения ЭВМ Принципы работы основных логических блоков и систем. Базовые   логические   операции   и   схемы.   Таблицы   истинности.   Схемные логические элементы ЭВМ: регистры, вентили, триггеры, полусумматоры  и сумматоры.   Таблицы   истинности     RS­,   JK­   и  T­триггера. Логические узлы   ЭВМ   и   их   классификация.   дешифраторы, программируемые логические матрицы, их назначение и применение. Практические занятия Работа и особенности логических элементов ЭВМ. Работа логических узлов ЭВМ. Самостоятельная работа обучающихся: Подготовить сообщение «Микросхемы с логическими элементами» Подготовить доклад «Использование сумматоров в вычислительной  технике»   Сумматоры, Содержание учебного материала: Построение цифровых вычислительных систем и их архитектурные  особенности. Понятие архитектуры и структуры компьютера. Принципы  (архитектура) фон Неймана. Основные компоненты ЭВМ. Основные типы  архитектур ЭВМ. Управление памятью. Основные конструктивные  элементы средств вычислительной техники, функционирование,  программно­аппаратная совместимость Практические занятия Изучение внутреннего устройства персонального компьютера. Определение аппаратной конфигурации ПК. Работа с периферийными устройствами, установка принтеров, настройка. Подключение   сетевых   устройств,   установка   и   настройка   оборудования, работа с вычислительной сетью. 4 4 4 6 11 Тема 3.3. Внутренняя организация процессора Тема 3.4. Организация работы памяти компьютера Самостоятельная работа обучающихся  Подготовить реферат «Канальная архитектура ЭВМ» Подготовить доклад «Сравнительный анализ принципов работы CISC,  RISC процессоров » Содержание учебного материала: Внутренняя организация процессора. Реализация принципов фон Неймана в ЭВМ.   Структура   процессора.   Устройство   управления:   назначение   и упрощенная функциональная схема. Структура команды процессора. Цикл выполнения   команды.   Арифметико­логическое   устройство   (АЛУ): назначение   и   классификация.   Структура   и   функционирование   АЛУ. Интерфейсная   часть   процессора:   назначение,   состав,   функционирование. Организация работы и функционирование процессора. Практические занятия: Построение последовательности машинных операций для реализации  простых вычислений. КР № 3 по темам 3.1, 3.2, 3.3 Самостоятельная работа обучающихся: Подготовить доклад «Виды интерфейсов процессора» Содержание учебного материала: Память  компьютера. Иерархическая   структура  памяти.  Основная  память ЭВМ. Оперативное и постоянное запоминающие устройства: назначение и основные характеристики.  Кэш­память: назначение, структура, основные характеристики.  Динамическая память. Устройства   специальной   памяти:   постоянная   память   (ПЗУ), перепрограммируемая   постоянная   память   (флэш­память),     видеопамять. Назначение,   особенности,   применение.   Базовая   система   ввода/вывода (BIOS): назначение, функции, модификации. 6 6 2 2 3 6 12 Тема 3.5 Интерфейсы Тема 3.6 Организация управления ресурсами ЭВМ  VCF,  VLB,  PCI,   Чипсет: Самостоятельная работа обучающихся Подготовить памятку «Виды компьютерной памяти» Содержание учебного материала: Понятие интерфейса. Организация взаимодействия ПК с периферийными устройствами.   назначение   и   схема   функционирования. Классификация   интерфейсов.   Внутренние   интерфейсы   ПК:   шины  ISA, EISA,  AGP  и   их   характеристики.   Интерфейсы периферийных   устройств  IDE  и  SCSI.   Современная   модификация   и характеристики   интерфейсов  IDE/ATA  и  SCSI.   Внешние   интерфейсы компьютера. Последовательные и параллельные порты. Последовательный порт   стандарта  RS­232:   назначение,   структура   кадра   данных,   структура разъемов.   Параллельный   порт   ПК:   назначение   и   структура   разъемов. Назначение,   характеристики   и   особенности   внешних   интерфейсов  USB  и IEEE 1394 (FireWire). Интерфейс стандарта  802.11 (Wi­Fi). Практические занятия Параллельные  порты и их особенности работы. Последовательные порты и их особенности работы. Самостоятельная работа обучающихся Подготовить доклад «Интерфейс стандарта  (Wi­Fi)» Содержание учебного материала: Характеристика   реального   режима   процессора   8086.   Адресация   памяти реального режима. Основные понятия защищенного режима. Адресация в защищенном   режиме.   Дескрипторы   и   таблицы.   Системы   привилегий. Защита.   Страничное   управление   памятью. Виртуализация прерываний. Переключение между реальным и защищенным режимами. Самостоятельная работа обучающихся Подготовить реферат «Страничная организация памяти»   Переключение   задач. 2 8 4 4 4 4 13 Тема 3.7 Основы программирования процессора Тема 3.8 Современные процессоры Дифференцированн ый зачет Содержание учебного материала: Выбор и дешифрация команд. Выбор данных из регистров общего  назначения и микропроцессорной памяти. Обработка данных и их запись.  Выработка управляющих сигналов. Основные команды процессора: арифметические и логические команды,  команды перемещения, сдвига, сравнения, команды условных и безусловных переходов, команды ввода­вывода. Подпрограммы. Виды и обработка прерываний. Этапы компиляции исходного кода в  машинные коды и способы отладки. Использование отладчиков. Практические занятия Программирование переходов и ввода­вывода. Программирование и отладка программ. Самостоятельная работа обучающихся Подготовить реферат «Особенности Assembler для различных процессоров» Подготовить сообщение «Основные команды процессора» Содержание учебного материала: Основные характеристики процессоров. Идентификация процессоров.  Совместимость процессоров. Типы сокетов. Обзор современных  процессоров ведущих мировых производителей. Процессоры  нетрадиционной архитектуры. Клеточные и ДНК­процессоры. Нейронные  процессоры. Практические занятия Идентификация и установка процессора. Самостоятельная работа обучающихся Подготовить сообщение «Модели двуядерных процессоров Intel» 6 2 8 4 2 4 2 Всего: 155 14 3  УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1  Требования к минимальному материально­техническому обеспечению Реализация рабочей программы учебной дисциплины осуществляется в учебном    кабинете «Информатика»; лаборатории «Архитектура вычислительных систем» Оборудование учебного кабинета: ­ посадочные места:  ученические столы;  ученические стулья  ­ рабочее место преподавателя:  Стол однотумбовый;  Стул. ­ компьютерные столы; ­ шкафы для наглядных пособий и раздаточного материала; ­ шкаф для одежды. Технические средства обучения: ­   компьютеры   с   лицензионным   программным   обеспечением,   объединённые   в локальную сеть с подключением к сети Интернет. ­ Лазерный принтер Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории: ­ посадочные места:  ученические столы;  ученические стулья  ­ рабочее место преподавателя:  Стол однотумбовый;  Стул. ­ компьютерные столы; ­ шкафы для наглядных пособий и раздаточного материала; ­ шкаф для одежды. 3.2  Информационное обеспечение обучения Основные источники: 1) Сенкевич А.В Архитектура ЭВМ и вычислительные системы  ОИЦ  «Академия», 2014 Дополнительные источники:  1)   Максимов   Н.В.,   Партыка   Т.Л.,   Попов   И.И.   Архитектура   ЭВМ   и вычислительных  систем: Учебник. – М.: ФОРУМ, 2010. Интернет­ресурсы: 15 1) http://www.razym.ru/komp/os/ 2) http://www.sspi.ru/dir/_nau/inf_mat/1.pdf 3) http://apx2013.ucoz.ru 16 4   КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Контроль   и   оценка   результатов   освоения   дисциплины   осуществляется преподавателем через текущий контроль в процессе проведения практических занятий,  самостоятельных  и  контрольных  работ,  выполнения  обучающимися самостоятельной работы, а также через промежуточную аттестацию в форме дифференцированного зачета. Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания)     Умения: с   помощью   программных средств организовывать управление ресурсами вычислительных систем; осуществлять   функционирования информационных систем; поддержку осуществлять   вычисления   в системах счисления Знания: построение цифровых  вычислительных систем и их  архитектурные особенности;  принципы работы основных  логических блоков систем; классификацию вычислительных платформ и архитектур;  Формы и методы контроля и оценки  результатов обучения Оценивание выполнения самостоятельной  работы  Оценивание ответа на вопросы  дифференцированного зачета Оценивание выполнения самостоятельной  работы  Оценивание ответа на вопросы  дифференцированного зачета Наблюдение за выполнением практических  занятий Оценивание ответа на вопросы  дифференцированного зачета Тестирование  Наблюдение за выполнением практических  занятий Оценивание ответа на вопросы  дифференцированного зачета Тестирование  Наблюдение за выполнением практических  занятий  Оценивание ответа на вопросы  дифференцированного зачета Наблюдение за выполнением практических  занятий  Оценивание выполнения самостоятельной  работы  Оценивание ответа на вопросы  17 параллелизм и конвейеризацию  вычислений; основные конструктивные  элементы средств  вычислительной техники,  функционирование,  программно­аппаратная  совместимость. стандарты кодирования  информации дифференцированного зачета Наблюдение за выполнением практических  занятий Оценивание выполнения самостоятельной  работы  Оценивание ответа на вопросы  дифференцированного зачета Наблюдение за выполнением практических  занятий Оценивание выполнения самостоятельной  работы Оценивание ответа на вопросы  дифференцированного зачета Оценивание выполнения самостоятельной  работы  Оценивание ответа на вопросы  дифференцированного зачета 18