Вычислительные машины, системы и сети

Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Вычислительные машины, системы и сети Для подготовки дипломированных специалистов по направлениям: 1. 651900 – “Автоматизация и управление”: специальности 210600 - “Корабельные системы управления”; 2. 652300 – “Системы управления движением и навигация”: специальности 21050 - “Системы управления летательными аппаратами”; 3. 654500 – “Электротехника, электромеханика и электротехнологии”: специальности 180900 - “Электрооборудование и автоматика судов”

Санкт-Петербург 2002

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

“УТВЕРЖДАЮ” Проректор по учебной работе проф. ___________ Ушаков В.Н. “_____”_______________2002 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Вычислительные машины, системы и сети Для подготовки дипломированных специалистов по направлениям: 1. 651900 – “Автоматизация и управление”: специальности 210600 - “Корабельные системы управления”; 2. 652300 – “Системы управления движением и навигация”: специальности 21050 - “Системы управления летательными аппаратами”; 3. 654500 – “Электротехника, электромеханика и электротехнологии”: специальности 180900 - “Электрооборудование и автоматика судов” Факультет компьютерных технологий и информатики Кафедра вычислительной техники Курс – 2 Семестр – 4 Лекции

30 ч.

Практические занятия

15 ч.

Лабораторные занятия

15 ч.

Аудиторные занятия Самостоятельные занятия Всего часов

Экзамен

семестр 4

Зачет

семестр 4

60 ч. 60 ч. 120 ч. 2002 2

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры вычислительной техники “____”_______________2002 г., протокол №______. Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин: 1) информатика.

Рабочая программа одобрена методической комиссией факультета электротехники и автоматики “____”_____________2002г.

3

Цели и задачи дисциплины 1. Изучение способов организации ЭВМ и сетей. 2. Формирование навыков программирования на языке ассемблера. Требования к уровню освоения дисциплины В результате изучения дисциплины студенты должны: 1. Знать основные понятия по архитектуре и организации ЭВМ и сетей, по алгоритмам и программам. Знать закономерности функционирования базовых средств ЭВМ. 2. Уметь создавать и отлаживать программы для ЭВМ. 3. Иметь представление о технических характеристиках аппаратно-программных средств. Содержание рабочей программы Тема 1. Анализ средств реализации программного принципа управления. Базовые средства аппаратного, микропрограммного и программного обеспечения. Конструктивно-технологические особенности современных ЭВМ. Микропроцессоры, микропроцессорные системы на кристалле (микроконтроллеры) и программируемая логика. Архитектурные особенности базовых средств. Принстонская и гарвардская организации ЭВМ. Среда передачи сигналов – шина. Характеристики типовых шин. Варианты архитектур процессора. Понятие центрального устройства обработки (CPU) и математического сопроцессора. Процессоры для конвейерной обработки команды (инструкции). Понятие исполнительного процессора. Расширение пользовательских возможностей при сочетании RISC-процессора с программируемой логикой. Организация многопроцессорных систем. Отказоустойчивые системы с кластерной архитектурой. Способы организации отказоустойчивой внешней памяти (RAID технология). Архитектура открытых систем и модель взаимодействия компонентов вычислительной сети (клиент-сервер). Тема 2. Организация системных средств. Организация аппаратных средств. Типовые инструкции. Схема выполнения инструкций. Организация системного программного обеспечения. Особенности организации операционных систем. Задание информации о конфигурации аппаратных средств. Понятие Plug and Play. Операционные системы реального времени, сетевые операционные системы. Тема 3. Создание прикладных программ. Основные этапы разработки программ и необходимые инструментальные средства. Языки программирования высокого уровня. Особенности описания программ на языке ассемблера. Организация ассемблерной программы, основные команды, директивы и операторы. Функции, предоставляемые операционной системой для работы с файлами и устройствами. Тема 4. Организация хранения информации. Иерархия устройств хранения информации. Управление основной памятью. КЭШ память. Назначение и организация виртуальной памяти. Преобразование логического адреса в физический. Организация внешней памяти. Файловые системы и средства доступа к файлам. Файлы и устройства. Программный доступ к файлам и устройствам. 4

Тема 5. Организация прерываний в ЭВМ. Основные понятия. Типы прерываний. Правила обслуживания запросов прерывания. Контроллер прерывания и правила взаимодействия его с CPU. Организация пользовательских процедур обработки прерываний. Тема 6. Порты ввода-вывода. Устройства, контроллеры устройств и порты устройств. Последовательный, параллельный и игровой порты. Символьные и блоковые устройства. Программный доступ к устройствам (низкоуровневый и с помощью драйверного интерфейса). Драйверы устройств. Базовые программы управления портами (BIOS). Интерфейс периферийных устройств. Способы организации дальней связи: непосредственная связь через последовательный порт (телеграфная), модемная и связь через локальные сети. Тема 7. Организация сети ЭВМ. Четырех и семи уровневые модели сети ЭВМ. Комплект протоколов TCP/IP, обеспечивающих передачу данных, обмен маршрутной информацией, разрешение адресов. Структура протокольных модулей в узле сети TCP/IP. Подключение рабочей станции к сети. Сетевой адаптер, трансивер и клиентское программное обеспечение. Прием и передача пакетированных данных. Порядок преобразования IP-адреса в аппаратный адрес. Прямая и косвенная маршрутизация IP-пакетов. Перечень лабораторных работ № Наименование работы 1 Освоение отладочных средств и способов адресации. 2 Отладка программного модуля, осуществляющего перемещение числовых объектов исходного массива в другой массив. 3 Отладка программного модуля ввода с клавиатуры. 4 Отладка программного модуля вывода на экран числовых результатов. 5 Отладка программного модуля битовой обработки числового объекта. 6 Отладка программного модуля обработки файла. 7 Объединение ранее созданных программных модулей.

Номер темы 2 3 6 6 2 4 3

Перечень практических занятий № 1 2 3 4 5 6 7

Наименование темы занятия Структура программы и функции, доступные пользователю через программные прерывания процессора. Многомодульные программы и представление информации в ЭВМ. Разработка программного модуля ввода информации. Программирование вывода на экран числовых результатов. Программирование с использованием средств манипулирования битами. Программирование с использованием средств работы с файлами. Документирование программного продукта.

Номер темы программы 5 2 6 6 2 4 3

5

Распределение учебных часов по темам и видам занятий № темы

1 2 3 4 5 6 7

Объем учебных часов Название разделов и тем

Лекции

Анализ средств реализации программного принципа управления Организация системных средств Создание прикладных программ Организация хранения информации Организация прерываний в ЭВМ Порты ввода-вывода Организация сети ЭВМ ИТОГО:

5

Лабор. занятия

Практ. занятия

Аудит. занятия

Самост. работа

Всего

Семестр

4

9

4

4 6 5

4 3 2

4 3 2

8 10 10

20 22 19

4 4 4

3 3 4 30

2 4

2 4 15

17 21 12 120

4 4 4

15

10 10 8 60

ЛИТЕРАТУРА Основная

№ 1 2 3

Название, библиографическое описание В. Н. Пильщиков Программирование на языке ассемблера IBM PC. М.: “Диалог МИФИ”, (1996 – 1999, 2001) В. Юров, С. Хорошенко ASSEMBLER учебный курс. СПб.: Питер, 1999. В. Г. Олифер, Н. А. Олифер Компьютерные сети. СПб.: Питер, 2001.

Кп (р)

Ин д. зад.

К-во экз. в библ. (на каф.)

Л

Лр

Пз (С)

4

4

4

16

4

4

4

23

4

4

4

80

Гриф

Дополнительная №

Название, библиографическое описание

1 2

Зубков С. В. Assembler для DOS, Windows и Unix. М.: ДМК, 1999. К. Г. Финогенов Самоучитель по системным функциям MS DOS. М.: Радио и связь “Энтроп”, 1995. Рудаков П. И., Финогенов К. Г. Программируем на языке ассемблера IBM PC. М.: Принтер, 1997.

3

К-во экз. в библ. (на каф.)

ч/з -

6

Автор: с к. т. н., доцент

Валов А. А.

Рецензент д. т. н., профессор

Водяхо А. И.

Зав. кафедрой вычислительной техники д. т. н., профессор

Пузанков Д. В.

Декан факультета компьютерных технологий и информатики д. т. н., профессор

Герасимов И. В.

Программа согласована: Зав. кафедрой корабельные системы управления д. т. н., профессор

Лукомский Ю. А.

Зав. кафедрой системы автоматического управления д. т. н., профессор

Путов В. В.

Зав. кафедрой электрооборудование и автоматика судов д. т. н., профессор

Рассудов Л. Н.

Декан факультета электротехники и автоматики д. т. н., профессор

Путов В. В.

Зав. отделом учебной литературы (для технических дисциплин)

Смирнова О. Н.

Председатель методической комиссии факультета электротехники и автоматики к.т.н., доцент

Ваганов М. А.

Руководитель методического отдела к.т.н., доцент

Марасина Л.А.

7