Комп'ютерна схемотехніка та архітектура комп'ютерів

Анотація навчальної дисципліни

Мета дисципліни:

формування комплексу знань, вмінь та розумінь, а також здобуття навичок з принципів роботи та побудови комп’ютерних пристроїв та їх використання в інформаційних системах.

Завдання дисципліни:

• отримати базові знання з використання елементів комп'ютерних і мікропроцесорних систем, перспектив їх розвитку;
• вивчити основні види апаратних засобів ЕОМ для вирішення задач обробки цифрової інформації;
• надбання студентами розуміння процесів, що виникають при функціонуванні комп’ютерних систем обробки інформації.

Програмні компетентності

• Здатність до розуміння предметної області та професійної діяльності.
• Здатність до пошуку, оброблення та узагальнення інформації з різних джерел. Здатність оцінювати та забезпечувати якість виконуваних робіт.
• Здатність аналізувати об’єкт проектування  або  функціонування  та  його предметну область.
• Здатність вибору, проектування, розгортання інтегрування, управління, адміністрування та супроводжування ІСТ та інфокомунікацій, сервісів та інфраструктури організації.

Програмні результати навчання

Аргументувати вибір програмних та технічних засобів для створення ІСТ на основі аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи і експлуатаційних умов; мати навички налагодження та тестування програмних і технічних засобів ІСТ.

Використовувати знання з комп'ютерної електроніки, схемотехніки та архітектури комп'ютерів, сучасні інфокомунікаційні системи та мережі при розв’язанні типових задач, проектуванні та використанні ІТ.

Кількість аудиторних занять

16 годин лекційних занять, 30 годин лабораторних робіт.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять

• Л – лекційні заняття;
•  ЛР– лабораторні роботи;;
• СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти;
• РГР – розрахунково-графічна робота;
• МКР – модульна контрольна робота;
• К – консультації.

Тематика та види навчальних занять

• 1 тиждень
  • Л1. Основні форми представлення інформації. Основні поняття, визначення і закони Булевої алгебри. [1, с.24-39, 145-178]. Логічний вентиль НЕ. Буфера. Логічний вентиль І. Логічний вентиль АБО Логічні елементи з двома вхідними сигналами. Логічні елементи з кількістю входів більше двох.  [1, с.50 -   62].
  • ЛР1. Ознайомлення з програмою моделювання схем.
  • СРС. К.
• 2 тиждень
  • ЛР2. Дослідження шифраторів.
  • СРС. К.
• 3 тиждень
  • Л2. Шифратори, дешифратори, перетворювачі кодів. Мультиплексори і демультиплексори. Шинні формувачі. Компаратори. Суматори. Арифметико-логічні пристрої. Матричні помножувачі. [2, с.39-96, 4, с. 5-39]
  • ЛР3. Дослідження  дешифраторів.
  • СРС. К.
• 4 тиждень
  • ЛР4. Дослідження перетворювачів кодів..
  • СРС. К.
• 5 тиждень
  • Л3. Последовательностні цифрові схеми. Тригерні пристроі.  Регістри.  Лічильники  [2, с.101-116, 143-172]. Абстрактний та структурний синтез мікропрограмних управляючих автоматів Милі і Мура. [1, с. 306-346].
  • ЛР5. Дослідження мультиплексорів.
  • СРС. К.
• 6 тиждень
  • ЛР6. Дослідження демультіплексорів..
  • СРС. К.
• 7 тиждень
  • Л4. Програмовані логічні матриці. [2, с.353-388]. Програмовані користувачем логічні вентильні матриці. Складні програмовані логічні схеми. [2, с.391-425]. Цифроаналогові перетворювачі. Аналого-цифрові перетворювачі. [5, с.154-168, 395-402].
  • ЛР7. Дослідження компараторів.
  • СРС. К.
• 8 тиждень
  • ЛР8. Дослідження лічильників, виконаних на окремих триггерах.
  • МКР1. СРС. К.
• 9 тиждень
  • Л5. Принципи дії цифрових комп'ютерів. RISC и CISC - архітектура [3, с.17-60]. Структура пам'яті ЕОМ. Способи організації пам'яті. Структури адресних ЗУ. Оперативні і постійні запам'ятовуючі пристрої. [3, с.83-112].
  • ЛР9. Дослідження лічильників, виконаних на окремих триггерах.
  • СРС. К.
• 10 тиждень
  • ЛР10. Дослідження регістрів в статичних і динамічних режимах.
  • СРС. К.
• 11 тиждень
  • Л6. Операційні пристрої (АЛУ). Пристрої, що управляють. [1, с.622- 626, 924-1044].
  • ЛР11. Дослідження регістрів в статичних і динамічних режимах.
  • СРС. К.
• 12 тиждень
  • ЛР12. Дослідження інтерфейса параллельного введення - виведення
  • СРС. К.
• 13 тиждень
  • Л7. Типи архітектур універсальних мікропроцесорів. Призначення функціональних блоків. Многотактный процессор. Конвейерный процессор. [3, с.203-266; 1, с.923-1044]. Загальні принципи. Системний інтерфейс МІКРО-ЕОМ. Цикл шини. Проміжний інтерфейс. Принципи організації введення/виведення інформації в мікропроцесорну систему.[1, с.1236-1410].
  • ЛР13. Дослідження інтерфейса послідовного введення - виведення
  • СРС. К.
• 14 тиждень
  • ЛР14. Дослідження центрального процессора в різних режимах роботи.
  • СРС. К.
• 15 тиждень
  • Л8. Управління  процесами  в  однопроцесорному  і  многопроцесорному  комп'ютері.  [3, с.268-304]. Последователдьние і паралельні процеси. [3, с.304-360].
  • ЛР15. Дослідження центрального процессора в різних режимах роботи.
  • МКР2. СРС. К.

Індивідуальна робота

Виконується РГР. 

Мета РГР: набуття загальних та спеціальних компетентностей майбутніх бакалаврів, поглиблення теоретичних знань з теми "Синтез комбінаційних схем". Виконання завдання має на меті закріплення на практике знань, отриманих студентами на лекціях, і спрямовані на набуття навичок роботи з довідковою і спеціальної літературою.

• 1–7 тижні Отримання завдання. Синтез комбінаційних схем на мультиплексорах.
• 8–14 тижні Синтез комбінаційних схем на дешифраторах.
• 15 тиждень Захист роботи.

Самостійна робота

Самостійна робота складає 59 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:

• підготовка до лекційних занять – 22 години;
• підготовка до лабораторних робіт та до виконання модульних контрольних завдань – разом 22 години;
• виконання РГР – 15 годин;

Процедура оцінювання

Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та лабораторних робіт, виконують 2 модульні контрольні роботи.

Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота складається з теоретичної частини (2 запитання) та практичної частини (1 задача). Відповідь на кожне теоретичне питання оцінюється максимум 10 балами. Правильне розв’язання задачі оцінюється в 5 балів.

Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів.

Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач за всі виконані види робіт – 100 балів. Залік оцінюється за системою: «зараховано», «не зараховано». Оцінка «зараховано» виставляється за умови отримання не менш, ніж 60 балів за всі види робіт. Складання/перескладання заліку відбувається за встановленим деканатом розкладом.

Семестровий модуль № 1

ЛР1- ЛР7.  Оцінка за виконання – 20 балів. Термін виконання – 1-8 тиждень.
РГР(ч.1). Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 8 тиждень.
МК1. Модульна контрольна робота – 25 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2

ЛР8- ЛР15.  Оцінка за виконання – 20 балів. Термін виконання – 9-15 тиждень.
РГР(ч.2). Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 14–15 тижні 
МК2. Модульна контрольна робота – 25 балів (15 тиждень). 

Умови допуску до підсумкового контролю

Підсумковим контролем з дисципліни є залік за результатами виконаних лабораторних робіт, модульних контрольних робіт. 

Залік отримують здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни не менш, ніж на 60 %.

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Відсутність здобувача на лабораторній роботі відповідає оцінці «0».

Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.

Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.

Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.

Заборонено використання будь-яких підручників, посібників, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження модульних контролів з дисципліни

Основна література

1. Харріс Д.М. Цифрова схемотехніка та архітектура комп'ютера / Д.М.Харріс. - Морган Кауфман, 2013. - +1662 с. 
2. Угрюмов Є.П. Цифрова схемотехніка / Е.П. Угрюмов.- СПб.: БХВ-Петербург, 2004.-528 с. 
3. Буза М.К. Архітектура комп'ютерів / М.К. Буза. - Мінськ. Нове знання, 2006. - 559 с. 
4. Вічужанін В.В. Цифрова Схемотехніка. Навчальний посібник / В.В. Вічужанін.- Одеса, ОНПУ, 2018. - 62 с. 
5. Галочкин В.А. Схемотехніка аналогових і цифрових пристроїв. Навчальний посібник / В.А. Галочкин. - Самара: ФГОБУ ВПО ПГУТІ, 2016. - 441с. 
6. Вічужанін В.В. Комп'ютерна Схемотехніка та архітектура комп'ютерів. Керівництво до Виконання лабораторних робіт / В.В. Вічужанін. - Одеса, ОНПУ, 2018. - 71 с. 
7. Вічужанін В.В. Комп'ютерна Схемотехніка. Методичні вказівки и завдання до розрахунково-графічних робіт / В.В. Вічужанін. - Одеса, ОНПУ, 2018. - 35 с.

Додаткова література

1. Бройдо В.Л. Архітектура ЕОМ і систем. Підручник для ВУЗ'ов / В.Л.Бройдо, О.П. Ільїна. - СПб .: Пітер, 2009. - 720 с. 
2. Жмакіна А.П. Архітектура ЕОМ. Сер. Навчальна література для ВУЗ'ов / А.П. Жмакіна. - СПб .: БХВ-Петербург, 2010. - 352 с. 
3. Максимов Н.В. Архітектура обчислювальних систем. Підручник / Н.В. Максимов, Т.Л. Партика, І.І. Попов. - М .: Форум, 2010. - 512 с. 
4. Таненбаум Е. Архітектура комп'ютера / Е.Таненбаум. - СПб .: Пітер, 2011. - 844 с. 
5. Хорошевський В.Г. Архітектура обчислювальних систем. Навчальний посібник для ВУЗ'ов / В.Г. Хорошевський. - М .: Изд. МГТУ ім. Н. Е. Баумана, 2008. - 520 с.