Архітектура комп’ютерних систем

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Державний вищий навчальний заклад

«КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ВАДИМА ГЕТЬМАНА»

 

Факультет інформаційних систем і технологій

 

ЗАТВЕРДЖЕНО:

Науково-методичною радою університету

Протокол № ____ від ___________ 2016 р.

 

Голова НМР ______________ А.М. Колот

 

 

РОБОЧА     НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА
з науки/дисципліни «Архітектура комп’ютерних систем»
освітній ступінь бакалавр
галузі знань 1701 «Інформаційна безпека»
спеціальність 6.170101 «Безпека інформаційних та комунікаційних систем»

 

 

РЕКОМЕНДОВАНО:

кафедрою інформатики та системології

протокол №10 від «17» 05.2016 р.

 

Завідувач кафедри __________ О.Д.Шарапов

 

 

Погоджено:

Начальник відділу

організаційного забезпечення

навчального процесу __________________В.А. Кішкін

 

Начальник навчально-

методичного відділу __________________Т.В. Гуть

 

                           

 

К И Ї В — 2016

 

ЗМІСТ

 

1. Вступ. 3

2. Тематичний план дисципліни. 4

3. Зміст науки (дисципліни) за темами. 6

4. Плани занять. 11

4.1. Плани семінарських (практичних, лабораторних) занять для студентів денної форми навчання  11

4.1.1. Практичні заняття. 11

4.1.2. Лабораторні роботи. 16

5.Самостійна робота студентів. 19

5.1. Завдання для самостійного опрацювання студентами денної форми навчання. 19

7. Поточний і підсумковий контролю знань. 21

7.1. Очна форма навчання. 21

9. Рекомендована література (основна і додаткова) 24

 

1. 1.     Вступ

Навчальну дисципліну «Архітектура комп'ютерних систем» віднесено до групи професійно-практичних дисциплін підготовки  бакалаврів за спеціальністю "Інформаційна безпека". Вона є невід’ємною частиною циклу професійно-орієнтованої підготовки, необхідної спеціалістам в сфері інформаційної безпеки незалежно від форми власності та організаційно-правової форми господарювання.

Вивчення курсу «Архітектура комп'ютерних систем» дозволяє студентам оволодіти знаннями та вміннями, які утворять теоретичний і практичний фундамент, необхідний для побудови й аналізу алгоритмів інформаційної безпеки комп’ютерних систем і технологій в галузі оброблення інформації,  автоматизованих інформаційних системах із застосуванням різноманітних режимів роботи комп’ютерів.

Метою вивчення науки/дисципліни є набуття студентами системи знань щодо основних принципів архітектури і організації комп’ютерних систем, їх багаторівнених структур, організації апаратного та програмного забезпечення. Зокрема,  оволодіння основними знаннями щодо архітектури комп’ютерів на цифрово-логічному рівні, на рівні операційної системи, базових принципів роботи основних елементів апаратного забезпечення, розуміння основних тенденцій розвитку та фундаментальних принципів функціонування комп’ютерних систем.

Предметом науки/дисципліни є склад комп’ютерів, структура процесорів, апаратна реалізація обчислень, основні інтерфейси та взаємодії компонентів обчислювальної системи, апаратне та програмне забезпечення комп’ютерних систем; структура комп’ютерних систем.

Основні завдання науки/дисципліни. Опанувавши науку/дисципліну студент набуде знань з основних принципів роботи складних інформаційних систем, що зможе стати підґрунтям для застосування комп’ютеризованих технологій у практичній роботі в різних галузях економіки та менеджменту. Вивчення дисципліни надасть студенту необхідну теоретичну та практичну підготовку для освоєння типових технічних засобів сучасної комп’ютерної техніки.

Перелік компетенцій, яких набуде студент після опанування даної науки. Після опанування дисципліни студенти повинні бути здатні:

• аналізувати принципи побудови обчислювальних систем та їх складових частин;
• використовувати основні системи числення, засвоїти перетворення кодів, виконання основних арифметичних операцій та їх використання в засобах обчислювальної техніки;
• розбиратися в принципіальних, функціональних та структурних схемах цифрових пристроїв;
• застосовувати основні теореми булєвої алгебри на практиці для побудови та оптимізації електронних логічних схем;
• проводити аналіз принципів організації та складу програмного забезпечення комп’ютера;

Місце науки в учбовому плані. Вивчення матеріалу дисципліни базується на знаннях з курсів "Операційні системи", "Фізика". Знання, отримані під час вивчення дисципліни «Архітектура обчислювальних систем», використовуються в курсах "Технологія програмування і створення програмних продуктів", "Комп'ютерні мережі (локальні, корпоративні, глобальні)", "Системи штучного інтелекту» бакалаврського циклу. Також знання, отримані студентами під час вивчення даної дисципліни, можуть бути корисними під час опанування матеріалів дисциплін магістерського рівня.

Програма курсу передбачає навчання в формі лекцій та лабораторних занять.

Лекції з дисципліни проводяться з використанням мультимедійного обладнання, що дозволяє не тільки зробити процес навчання динамічним та інтерактивним, але й одночасно з викладенням теоретичного матеріалу ілюструвати виконання певних практичних завдань у відповідному програмному середовищі.

Лабораторне заняття проводиться у вигляді міні-тренінгу та передбачає продовження процесу засвоєння навчального матеріалу (ознайомлення з яким відбулось на лекції чи під час опрацювання завдань для самостійного вивчення), перевірку засвоєних знань та формування відповідних практичних умінь та навичок під час розв’язання кожним студентом ситуаційних задач фахового спрямування. Лабораторні заняття проводяться в комп’ютерних класах КНЕУ, під’єднаних до локальної мережі КНЕУ та глобальної мережі Інтернет.

Під час лекцій та лабораторних занять використовуються опорні конспекти нового покоління, розроблені на основі використання інноваційних технологій навчання.

Забезпечуючи перманентність комп’ютерної підготовки майбутніх спеціалістів в галузці інформаційної безпеки в економіці, потрібно  продовжити формування інформаційної культури студентів під час вивчення на наступних курсах дисциплін комп’ютерного циклу, які передбачені навчальними планами вищих навчальних закладів.

 

2. Тематичний план науки (дисципліни).

з розподілом навчального часу за формами навчання та видами аудиторних занять

№ теми	Назва теми	Кількість годин
		Денна форма навчання
		Навчальні заняття			СРС
		Лекції	Практичні	ІКР
	Загальні принципи побудови та функціонування комп’ютерів	2	2	1	3
	Архітектура пам’яті комп’ю­терів. Модулі пам’яті. Принципи адресації та струк­тура команд	2	2	1	2
	Організація функціонування процесорів. Процесори архітек­тури CISC, RISC	2	2	1	4
	Мова ASSEMBLER Основи програмування мовою Асемблер	2	12	1	8
	Організація введення / виве­дення інформації в комп’ю­терах. Фізичний рівень вве­дення / виведення. Пристрої збе­реження даних.	2	4	1	2
	Архітектурні особливості ком­п’ю­терів різних типів. Багатопроцесорні архітектури	2	2	1	4
	Комп’ютерні інтерфейси та їх протоколи. Архітектура системного блоку ПК.	2	4	1	2
	Усунення помилок та обслуго­вування комп’ютерів	2	2	1	4
	Сучасні тенденції розвитку архітектури ПК.	2	2	1	2
Разом годин:		18	32	9	31
		90

 

3. Зміст науки (дисципліни) за темами.

Тема1. Загальні принципи побудови та функціонування комп’ютерів

Роль і значення комп’ютерів різних типів у науково-технічному прогресі, в розвитку економіки країни.

Роль вітчизняних учених у розвитку теорії та практики побудови сучасної комп’ютерної техніки.

Роль і значення дисципліни у підготовці аналітика в області інформаційних систем. Порядок вивчення дисципліни. Методичні рекомендації щодо організації та проведення самостійного вивчення матеріалів дисципліни.

Поняття про архітектуру комп’ютерів різних типів. Основоположні наукові принципи, які лежать в основі побудови комп’ютерів. Історія розвитку.

Поняття неймановських, постнеймановських та гарвардських архітектур. Класифікація i характеристики комп’ютерів. Ієрархічний принцип побудови апаратних засобів (АЗ) комп’ютерів.

Загальні питання організації функціонування комп’ютерів. Типові архітектури сучасних комп’ютерів. Принцип програмного управління. Системи i класифікація команд. Структура й формати команд. Типи і структура даних. Суміщення операцій за часом. Взаємодія основних пристроїв та модулів комп’ютерів різних типів (процесора, пам’яті, периферійних пристроїв). Основні режими роботи комп’ютерів різних типів.

 

Тема2.Архітектурапам’яті комп’ютерів. Принципи адресації та струк­тура команд

Призначення, характеристики й класифікація технічних засобів, що реалізують функції пам’яті. Ієрархічний принцип побудови пам’яті комп’ютерів. Надоперативна, оперативна, буферна i зовнішня пам'ять. Види організації пам’яті: адресна, стекова, асоціативна, дискріпторна пам'ять. Віртуальна пам'ять. КЕШ-пам'ять. Інтерфейси запам’ятовуючих пристроїв.

Логічна організація пам’яті комп’ютерів, адресний простір (базова, поширена, верхня). Оптимальне управління пам’яттю.

Призначення CMOS-пам’яті комп’ютера. Вибір типу запам’ятовуючих схем для побудови CMOS-пам’яті.

Протоколи роботи шини пам’яті. Типи шин пам’яті. Призначення та функціональна схема контролера оперативної пам’яті (північний міст).

Організація прямого доступу до пам’яті. Призначення та функціональна схема контролера прямого доступу до пам’яті. Засоби та порядок погодження протоколів обміну інформацією між шиною пам’яті, системною і периферійними шинами.

Методи та засоби контролю правильності виконання операцій зчитування та запису інформації в оперативній пам’яті. Поняття CRC. Лінійки пам’яті із підтримкою режиму ECC.

 

Тема3. Організація функціонування процесорів

Класифікація процесорів та їх  архітектура.  Структури універсальних, функціонально-орiєнтованих i спеціалізованих процесорів.

АЛП: функціональне призначення, типи, параметри та характеристики, місцезнаходження, технології виготовлення.

Блочна й магістральна структури процесорів, галузі їх застосування. Склад типового процесора, призначення та взаємозв’язок основних блоків.

Організація взаємодії процесора з іншими пристроями. Фірми виробники. Параметри й характеристики процесорів, оптимізація їх вибору та використання. Поняття overclocking.

Апаратна структура мікропроцесора Intel. Апаратна структура мікропроцесора DEC та інших процесорів. Регістровий пул мікропроцесорів.  Принципи побудови систем команд СISC і RISC. Архітектура сучасних мікроконтролерів. Мікроконтролери фірм Atmel. PIC — мікроконтролери з системою команд RISC. Особливості комп’ютерної арифметики. Математичні співпроцесори, принципи їх роботи. Реалізація арифметики чисел з рухомою точкою.

Призначення, характеристики та організація системи переривань програм. Переривання та виключення. Порядок їх обробки. Контролер обробки переривань.

Засоби контролю та діагностики процесора, усунення наслідків випадкових збоїв.

Призначення та характеристики системної шини комп’ютера. Конструкція роз’ємів для підключення процесора. Порядок підключення процесора до комп’ютера та установка його режимів.

Тема 4. Мова ASSEMBLER. Основи програмування мовою Асемблер

Поняття асемблера. Основні команди мови ASSEMBLER. Машинні команди процесора. Структура команд процесора. Таблиця основних команд.

Принципи побудови ASSEMBLER програм. Основні команди ASSEMBLER.

Система переривань. Пул векторів переривань. Апаратні та програмні переривання. Система переривань процесорів Intel. Виклик програмного переривання на асемблері.

Опис даних у програмах мовою ASSEMBLER. Структура ASSEMBLER програми. Основні команди ASSEMBLER та їх використання у програмах. Команди безумовного переходу. Команди умовного переходу. Управління циклом. Програмування розгалужень та циклів. Стек та регістри. Опис сегмента стека, початкове завантаження регістрів. Стекові команди. Процедури (підпрограми). Особливості реалізації рекурсивних процедур. Списки. Реалізація основних операцій над списками.

Тема5. Організація введення-виведення інформації в комп’ютерах.
Фізичний рівень вве­дення / виведення. Пристрої збе­реження даних.

Управління операціями введення-виведення інформації в комп’ютерах. Структура i формати командної інформації для організації введення-виведення. Організація введення-виведення в комп’ютерах. Інтерфейси введення-виведення. Прилади введення-виведення, їх параметри та характеристики. Схеми підключення приладів введення-виведення до комп’ютерів.

Файлові системи зберігання інформації. Дискові запам’ятовуючі пристрої. Логічна організація збереження інформації на дисках. Фізичні і логічні формати дисків.

Контролери та інтерфейси дискових пристроїв зберігання інформації. Типи управління зверненням дискових запам’ятовуючих пристроїв. Стандарти дискових пристроїв збереження інформації, їх контролерів і інтерфейсів. Засоби і методи контролю надійності запису та читання інформації дисковими накопичувачами.

Вибір параметрів та типу дискової підсистеми зовнішньої пам’яті комп’ютера за призначенням.

Склад, призначення, стандарти та характеристики системи відображення інформації. Загальна характеристика пристроїв відображення інформації.

Способи кодування відеоінформації. Стандарти відображення текстової та графічної інформації.

Призначення й класифікація відеоконтролерів. Функціональна схема та робота відеоконтролера. Засоби підвищення швидкості обробки графічної інформації. Особливості побудові спеціалізованих мікропроцесорів обробки відеоінформації й відеопам’яті. Розподіл обробки відеоінформації між пристроями комп’ютера.

Шини підключення відеоконтролера до ядра комп’ютера. Розробка вимог до відеопідсистеми на основі аналізу її призначення. Вибір та підключення відеоадаптера до комп’ютера. Контроль придатності та настроювання відеопідсистеми.

Порти введення/виведення. Система апаратних переривань і реалізація зв’язку с операційною системою. Пристрої введення. Типи клавіатур. Інтерфейси маніпуляторів MOUSE, Kbd. Універсальний інтерфейс PC/2. Контролери введення/виведення та доступу до пам’яті. Апаратний таймер.

Засоби друкування тексту і зображення. Принцип роботи та конструкція принтерів, їх характеристики

Організація пристроїв на магнітних носіях. Типи накопичувачів. Принцип роботи та конструкція накопичувачів на жорстких дисках. Типи вінчестерів (IDE, SCSI, MFM). Основні характеристики: ємність, швидкодія. Масиви магнітних дисків з надлишковістю (RAID).  

Організація запису даних та читання даних на оптичних носіях. Пристрої CD-ROM, принцип дії. Характеристики CD: швидкість передачі даних, якість зчитування. Накопичувачі CD-RW. Накопичувачі DVD. Магнітооптичні накопичувачі та їх характеристики. Формати оптичних дисків. Оптичні бібліотеки.

Тема6.Архітектурніособливості комп’ютеріврізнихтипів.
Багатопроцесорні архітектури

Концепція відкритої та закритої архітектури. Робота комп’ютерів у мультипрограмному режимі. Системи колективного користування з розподіленням i без розподілення часу. Системи реального часу.

Класифікація та архітектурні особливості суперкомп’ютерів. Галузі їх застосування. Приклади. Схеми побудови й функціонування.

Нейрокомп’ютери: архітектура, принципи функціонування, параметри та характеристики, галузі застосування.

Трансп’ютери: архітектура, принципи  функціонування, параметри та характеристики, області використання.

Кластерні комп’ютери: архітектура, принципи функціонування, параметри та характеристики, галузі застосування.

Тести для оцінювання продуктивності комп’ютерів. TOP500-рейтинг продуктивності сучасних комп’ютерів.

 

Тема7.Комп’ютерні інтерфейси та їх протоколи
Архітектура системного блоку ПК

 

Цифрові інтерфейси. Паралельне передавання даних. Типи паралельних інтерфейсів. Типи паралельних портів (стандартний, ЕРР, ЕСР). Стандарт IEEE 1284. Послідовна передача даних. Синхронізація передачі послідовних даних. Контроль парності. Послідовний інтерфейс RS-232. Послідовний порт USB.

Паралельний інтерфейс LPT. Інтерфейс IDE. Інтерфейс SCSI. Інфрачервоний інтерфейс. Організація взаємодії пристроїв. Аналого-цифрове та цифро- аналогове перетворення інформації.

Шина процесора, шина адреси і шина даних. Прості та мультиплексні шини. Шинні арбітри. Призначення слотів розширення. Шина PCI. Шина PCMCIA. Запобігання конфліктам через ресурси. Використання конфігура-ційної таблиці. Спеціальні плати. Системи типу Plag-and-Play.

Порти введення/виведення. Система апаратних переривань і реалізація зв’язку с операційною системою.

Стандарти відеокарт: CGA, EGA, HGC. Стандарт аналогових відеоадаптерів VGA, SVGA, XVGA. Характеристики відеоадаптерів. Програмно-апаратна акселерація. Відеопам’ять. Драйвери відеоадаптерів та їх ініціалізація.

Цифрові й аналогові монітори. Характеристики моніторів. ЖКІ та плазменні монітори. Драйвери моніторів та їх ініціалізація.

Принципи растрової та векторної графіки. Організація регістрів відеоадаптерів. Управління палітрами. Бітові плани (карти). Відеосторінки.

Системні ресурси. Аналіз складу системного блоку ПК. Мікросхема конфігурації та годинник реального часу, CMOS-пам`ять. Контролер ПДП. Контролер переривань: структура та організація. Керування перериваннями.

Схеми підключення пристроїв до ПК. Оптимізація конфігурації. Організація сумісності приладів ПК. Блоки живлення: типи, параметри та характеристики, експлуатація.

Корпуси ПК: типи, експлуатація, характеристики.

Конфігурація комп’ютера за допомогою базової системи завантаження (BIOS).

Робота комп’ютера в режимі реального часу і в захищеному режимі. Особливості управління ресурсами пам’яті, процесором та пристроями вводу-виводу. Організація мультипрограмного режиму за рахунок використання переривань за таймером.

Класифікація системних ресурсів, їх призначення та характеристики. Характеристики ресурсів процесів. Сервіси. Технології оптимізації програмних додатків (OpenGL, DirectX).

Тема8.Усуненняпомилок таобслуговування комп’ютерів

Типи збоїв та відмов. Наслідки, їх усунення. Дії користувача при виникненні збоїв і відмов. Попередження виникнення збоїв та відмов. Технічна підтримка. Загальна методика усунення помилок. Віддалений помічник, основи його використання. Усунення механічних помилок. Усунення помилок, пов’язаних із настроюванням системи. Класифікація найбільш розповсюджених помилок. Особливі варіанти завантаження системи та порядок їх використання. Поняття відновлення системи. Помилки при роботі в мережі.

Методика обслуговування комп’ютерів та її особливості. Сумісність ПЗ й АЗ та її вплив на працездатність системи. Типи повідомлень системи при виникненні помилок.

Самодіагностування комп’ютерів при виконанні процесу завантаження.

Тема 9. Сучасні тенденції розвитку архітектури ПК.

Особливості архітектури багатоядерних процесорів;  призначення та сутність функції Hyper Threading, особливості архітектури комп’ютерів фірми Аpple,    особливості архітектури мобільних ПК, класифікація мобільних ПК стосовно особливостей їх функціонування.

 

4.Плани занять

4.1. Плани семінарських (практичних, лабораторних) занять для студентів денної форми навчання.

 

4.1.1. Практичні заняття

Тема 1. Загальні принципи побудови та функціонування комп’ютерів.

Практичне заняття 1.  (2 години)

Заняття проводиться у вигляді розгорнутої бесіди(дискусії)з кола питань, що виносяться на практичне заняття.

Мета заняття.

Отримати систематизовані теоретичні знання та практичні навички з принципів побудови та функціонування комп’ютерів різних типів

Ознайомитися з системою схемотехнічного аналізу Еlectronics Workbench (EWB), для подальшого використання її при моделюванні електронних схем та мікропроцесорної техніки.

Компетенції, що повинні сформуватися на підставі проведеного практичного заняття.

Теоретичні знання щодо загальних принципів побудови та функціонування комп’ютерів і вміння  використовувати отримані знання при вирішенні питань у галузі використання комп’ютерної техніки.

Загальні (теоретичні) знання та вміння з використання спеціалізованих програмних засобів для комп’ютерного моделювання електротехнічних схем  та мікропроцесорної техніки (Еlectronics Workbench (EWB)).

Самостійна робота студентів для підготовки до практичного заняття.

1. Використовуючи систему дистанційного навчання WebCT/MOODLE, отримати перелік теоретичних питань, що виносяться на обговорення на практичному занятті. Кожен студент має свій особистий «профіль» у базі даних WebCT/MOODLE.

2. Створити файл-конспект з питань, що виносяться на практичне заняття та надіслати на свій особистий «профіль» у базі даних WebCT/MOODLE, для попереднього ознайомлення, рецензування та оцінювання викладачем (файл-конспект надсилається до дати проведення практичного заняття).

Робота студента на практичному занятті.

Спираючись на свій файл-конспект та рецензію викладача на нього, приймати активну участь у обговоренні кожного питання, що винесені на практичне заняття (на підставі активності участі у дискусії, компетентності суджень та попередньої оцінки файлу-конспекту, з кола означених питань, складається загальна оцінка студента на практичному занятті).

Інформаційне забезпечення підготовки та проведення практичного заняття.

Для участі у обговоренні питань, що виносяться на практичне заняття студенти повинні ознайомитися з лекційними матеріалами та літературними джерелами, що дають відповіді на наступні питання:

1)   загальні:

• класифікувати цифрові сигнали.
• аналізувати системи кодування
• переводити числа в двійкові, восьмирічні, шістнадцятирічні системи вирахування
• використовувати способи обчислення арифметичних операцій для цілих чисел, чисел з фіксованою точкою та чисел з плаваючою точкою.

2)   елементи і вузли комп’ютерної схемотехнікиі:

• класифікувати логічні елементи.
• використовувати базові логічні елементи
• аналізувати схеми  комп’ютерних вузлів

 

Тема 3. Організація функціонування процесорів. Процесори архітек­тури CISC, RISC.

Практичне заняття 2.  (2 години)

Заняття проводиться у вигляді розгорнутої бесіди(дискусії)з кола питань, що виносяться на практичне заняття.

Мета заняття.

Отримати систематизовані теоретичні знання та практичні навички з принципів побудови та функціонування процесорів різних типів

Компетенції, що повинні сформуватися на підставі проведеного практичного заняття.

Теоретичні знання щодо загальних принципів побудови та функціонування процесорів різної архитектури і вміння  використовувати отримані знання при вирішенні питань у галузі використання комп’ютерної техніки.

Самостійна робота студентів для підготовки до практичного заняття.

1. Використовуючи систему дистанційного навчання WebCT/MOODLE, отримати перелік теоретичних питань, що виносяться на обговорення на практичному занятті

2. Створити файл-конспект з питань, що виносяться на практичне заняття та надіслати на свій особистий «профіль» у базі даних WebCT/MOODLE, для попереднього ознайомлення, рецензування та оцінювання викладачем (файл-конспект надсилається до дати проведення практичного заняття).

Робота студента на практичному занятті.

Спираючись на свій файл-конспект та рецензію викладача на нього, приймати активну участь у обговоренні кожного питання, що винесені на практичне заняття (на підставі активності участі у дискусії, компетентності суджень та попередньої оцінки файлу-конспекту, з кола означених питань, складається загальна оцінка студента на практичному занятті).

Інформаційне забезпечення підготовки та проведення практичного заняття.

Для участі у обговоренні питань, що виносяться на практичне заняття студенти повинні ознайомитися з лекційними матеріалами та літературними джерелами, що дають відповіді на наступні питання:

1)   загальні:

• класифікувати процесори
• аналізувати необхідній чипсет
• універсальні і спеціалізовані процесори
• організація робот з сопроцесорами

2)   процесори архітек­тури CISC, RISC:

• специфіка архітектур
• переваги і недоліки

 

Тема 5. Організація введення / виве­дення інформації в комп’ю­терах. Фізичний рівень вве­дення / виведення. Пристрої збе­реження даних

Практичне заняття 3.  (2 години)

Заняття проводиться у вигляді розгорнутої бесіди(дискусії)з кола питань, що виносяться на практичне заняття.

Мета заняття.

Отримати систематизовані теоретичні знання та практичні навички з організації введення / виве­дення інформації в комп’ю­терах

Компетенції, що повинні сформуватися на підставі проведеного практичного заняття.

Теоретичні знання щодо загальних принципів та організації введення / виве­дення інформації в комп’ю­тера і вміння  використовувати отримані знання при вирішенні питань у галузі використання комп’ютерної техніки.

Самостійна робота студентів для підготовки до практичного заняття.

1. Використовуючи систему дистанційного навчання WebCT/MOODLE, отримати перелік теоретичних питань, що виносяться на обговорення на практичному занятті

2. Створити файл-конспект з питань, що виносяться на практичне заняття та надіслати на свій особистий «профіль» у базі даних WebCT/MOODLE, для попереднього ознайомлення, рецензування та оцінювання викладачем (файл-конспект надсилається до дати проведення практичного заняття).

Робота студента на практичному занятті.

Спираючись на свій файл-конспект та рецензію викладача на нього, приймати активну участь у обговоренні кожного питання, що винесені на практичне заняття (на підставі активності участі у дискусії, компетентності суджень та попередньої оцінки файлу-конспекту, з кола означених питань, складається загальна оцінка студента на практичному занятті).

Інформаційне забезпечення підготовки та проведення практичного заняття.

Для участі у обговоренні питань, що виносяться на практичне заняття студенти повинні ознайомитися з лекційними матеріалами та літературними джерелами, що дають відповіді на такі питання:

• управління операціями введення-виведення інформації в комп’ютерах;
• файлові системи зберігання інформації. Логічна організація збереження інформації на дисках. Фізичні і логічні формати дисків;
• контролери та інтерфейси дискових пристроїв зберігання інформації;
• вибір параметрів та типу дискової підсистеми зовнішньої пам’яті комп’ютера за призначенням;
• склад, призначення, стандарти та характеристики системи відображення інформації. Загальна характеристика пристроїв відображення інформації;
• способи кодування відеоінформації. Стандарти відображення текстової та графічної інформації;
• призначення й класифікація відеоконтролерів. Функціональна схема та робота відео контролера;
• порти введення/виведення. Система апаратних переривань і реалізація зв’язку с операційною системою;
•  універсальний інтерфейс PC/2. Контролери введення/виведення та доступу до пам’яті. Апаратний таймер;
• засоби друкування тексту і зображення. Принцип роботи та конструкція принтерів, їх характеристики;
• Організація пристроїв на магнітних носіях. Типи накопичувачів. Принцип роботи та конструкція накопичувачів на жорстких дисках. Типи вінчестерів (IDE, SCSI, MFM). Основні характеристики: ємність, швидкодія. Масиви магнітних дисків з надлишковістю (RAID);
• Організація запису даних та читання даних на оптичних носіях.

Тема 6. Архітектурні особливості ком­п’ю­терів різних типів. Багатопроцесорні архітектури

Практичне заняття 4.  (2 години)

Заняття проводиться у вигляді розгорнутої бесіди(дискусії)з кола питань, що виносяться на практичне заняття.

Мета заняття.

Отримати систематизовані теоретичні знання та практичні навички щодо архітектурних особливостей  комп’ютерів різних типів та організації роботи на базі багатопроцесорної архітектури.

Компетенції, що повинні сформуватися на підставі проведеного практичного заняття.

Теоретичні знання щодо архітектурних особливостей комп’ютерів різних типів та організації роботи на базі багатопроцесорної архітектури і вміння використовувати отримані знання при вирішенні питань у галузі використання комп’ютерної техніки.

Самостійна робота студентів для підготовки до практичного заняття.

1. Використовуючи систему дистанційного навчання WebCT/MOODLE, отримати перелік теоретичних питань, що виносяться на обговорення на практичному занятті

2. Створити файл-конспект з питань, що виносяться на практичне заняття та надіслати на свій особистий «профіль» у базі даних WebCT/MOODLE, для попереднього ознайомлення, рецензування та оцінювання викладачем (файл-конспект надсилається до дати проведення практичного заняття).

Робота студента на практичному занятті.

Спираючись на свій файл-конспект та рецензію викладача на нього, приймати активну участь у обговоренні кожного питання, що винесені на практичне заняття (на підставі активності участі у дискусії, компетентності суджень та попередньої оцінки файлу-конспекту, з кола означених питань, складається загальна оцінка студента на практичному занятті).

Інформаційне забезпечення підготовки та проведення практичного заняття.

Для участі у обговоренні питань, що виносяться на практичне заняття студенти повинні ознайомитися з лекційними матеріалами та літературними джерелами, що дають відповіді на такі питання:

• концепція відкритої та закритої архітектури;
• робота комп’ютерів у мультипрограмному режимі;
• системи колективного користування з розподіленням i без розподілення часу;
• системи реального часу.
• класифікація та архітектурні особливості суперкомп’ютерів,. галузі застосування, схеми побудови й функціонування;
• нейрокомп’ютери: архітектура, принципи функціонування, параметри та характеристики, галузі застосування;
• трансп’ютери: архітектура, принципи  функціонування, параметри та характеристики, області використання;
• кластерні комп’ютери: архітектура, принципи функціонування, параметри та характеристики, галузі застосування;.
• тести для оцінювання продуктивності комп’ютерів. TOP500-рейтинг продуктивності сучасних комп’ютерів.

Тема 7. Комп’ютерні інтерфейси та їх протоколи. Архітектура системного блоку ПК

Практичне заняття 5.  (4 години)

Заняття проводиться у вигляді розгорнутої бесіди(дискусії)з кола питань, що виносяться на практичне заняття.

Мета заняття.

Отримати систематизовані теоретичні знання та практичні навички щодо комп’ютерних інтерфейсів та їх протоколів, архітектури системного блоку ПК.

Компетенції, що повинні сформуватися на підставі проведеного практичного заняття.

Теоретичні знання щодо комп’ютерних інтерфейсів та їх протоколів, архітектури системного блоку ПК і вміння використовувати отримані знання при вирішенні питань у галузі використання комп’ютерної техніки.

Самостійна робота студентів для підготовки до практичного заняття.

1. Використовуючи систему дистанційного навчання WebCT/MOODLE, отримати перелік теоретичних питань, що виносяться на обговорення на практичному занятті

2. Створити файл-конспект з питань, що виносяться на практичне заняття та надіслати на свій особистий «профіль» у базі даних WebCT/MOODLE, для попереднього ознайомлення, рецензування та оцінювання викладачем (файл-конспект надсилається до дати проведення практичного заняття).

Робота студента на практичному занятті.

Спираючись на свій файл-конспект та рецензію викладача на нього, приймати активну участь у обговоренні кожного питання, що винесені на практичне заняття (на підставі активності участі у дискусії, компетентності суджень та попередньої оцінки файлу-конспекту, з кола означених питань, складається загальна оцінка студента на практичному занятті).

Інформаційне забезпечення підготовки та проведення практичного заняття.

Для участі у обговоренні питань, що виносяться на практичне заняття студенти повинні ознайомитися з лекційними матеріалами та літературними джерелами, що дають відповіді на такі питання:

• цифрові інтерфейси. Паралельне передавання даних. Типи паралельних інтерфейсів. Типи паралельних портів (стандартний, ЕРР, ЕСР). Стандарт IEEE 1284. Послідовна передача даних. Синхронізація передачі послідовних даних. Контроль парності. Послідовний інтерфейс RS-232. Послідовний порт USB;
• паралельний інтерфейс LPT. Інтерфейс IDE. Інтерфейс SCSI. Інфрачервоний інтерфейс. Організація взаємодії пристроїв. Аналого-цифрове та цифро- аналогове перетворення інформації;
• шина процесора, шина адреси і шина даних. Прості та мультиплексні шини. Шинні арбітри. Призначення слотів розширення. Шина PCI. Шина PCMCIA. Запобігання конфліктам через ресурси. Використання конфігура-ційної таблиці. Спеціальні плати. Системи типу Plag-and-Play;
• порти введення/виведення. Система апаратних переривань і реалізація зв’язку с операційною системою;
• Стандарти відеокарт: CGA, EGA, HGC. Стандарт аналогових відеоадаптерів VGA, SVGA, XVGA. Характеристики відеоадаптерів. Програмно-апаратна акселерація. Відеопам’ять. Драйвери відеоадаптерів та їх ініціалізація;
• цифрові й аналогові монітори. Характеристики моніторів. ЖКІ та плазменні монітори. Драйвери моніторів та їх ініціалізація;
• принципи растрової та векторної графіки. Організація регістрів відеоадаптерів. Управління палітрами. Бітові плани (карти);
• системні ресурси. Аналіз складу системного блоку ПК. Мікросхема конфігурації та годинник реального часу, CMOS-пам`ять. Контролер ПДП. Контролер переривань: структура та організація. Керування перериваннями;
• схеми підключення пристроїв до ПК. Оптимізація конфігурації. Організація сумісності приладів ПК. Блоки живлення: типи, параметри та характеристики, експлуатація;
• корпуси ПК: типи, експлуатація, характеристики;
• конфігурація комп’ютера за допомогою базової системи завантаження (BIOS);
• робота комп’ютера в режимі реального часу і в захищеному режимі. Особливості управління ресурсами пам’яті, процесором та пристроями вводу-виводу. Організація мультипрограмного режиму за рахунок використання переривань за таймером;
• класифікація системних ресурсів, їх призначення та характеристики. Характеристики ресурсів процесів. Сервіси. Технології оптимізації програмних додатків (OpenGL, DirectX).

Тема 9. Сучасні тенденції розвитку архітектури ПК

Практичне заняття 6.  (2години)

Заняття проводиться у вигляді розгорнутої бесіди(дискусії)з кола питань, що виносяться на практичне заняття.

Мета заняття.

Отримати систематизовані теоретичні знання щодо сучасних тенденцій розвитку архітектури ПК.

Компетенції, що повинні сформуватися на підставі проведеного практичного заняття.

Теоретичні знання сучасних тенденцій розвитку архітектури ПК і вміння використовувати отримані знання при вирішенні питань у галузі використання комп’ютерної техніки.

Самостійна робота студентів для підготовки до практичного заняття.

1. Використовуючи систему дистанційного навчання WebCT/MOODLE, отримати перелік теоретичних питань, що виносяться на обговорення на практичному занятті

2. Створити файл-конспект з питань, що виносяться на практичне заняття та надіслати на свій особистий «профіль» у базі даних WebCT/MOODLE, для попереднього ознайомлення, рецензування та оцінювання викладачем (файл-конспект надсилається до дати проведення практичного заняття).

Робота студента на практичному занятті.

Спираючись на свій файл-конспект та рецензію викладача на нього, приймати активну участь у обговоренні кожного питання, що винесені на практичне заняття (на підставі активності участі у дискусії, компетентності суджень та попередньої оцінки файлу-конспекту, з кола означених питань, складається загальна оцінка студента на практичному занятті).

Інформаційне забезпечення підготовки та проведення практичного заняття.

Для участі у обговоренні питань, що виносяться на практичне заняття студенти повинні ознайомитися з лекційними матеріалами та літературними джерелами, що дають відповіді на такі питання:

• особливості архітектури багатоядерних процесорів;
• призначення та сутність функції Hyper Threading;
•  особливості архітектури комп’ютерів фірми Аpple;
• особливості архітектури мобільних ПК;
• класифікація мобільних ПК стосовно особливостей їх функціонування.

Максимальна кількість балів за певний вид робіт	Кількість балів, отримана студентом залежно від рівня знань
	Рівень знань:
	відмінний	добрий	задовільний	незадовільний
5	5	4	3	0
10	10-9	8-7	6-5	4-0

Номер заняття	Види занять	Максимальна к-сть балів
1	Практичне заняття №1.	3
2	Лабораторна робота №1.	4
3	Практичне заняття №2.	3
4-9	Лабораторна робота 2 "	24
Модуль №1	Написання модульної контрольної роботи	10
10	Практичне заняття №3.	3
11	Лабораторна робота №3.	4
12	Практичне заняття №4.	4
13	Практичне заняття №4	4
14	Лабораторна робота №4.	4
15	Практичне заняття № 5	4
16	Практичне заняття № 6.	3
	Виконання індивідуальних завдань	20
Модуль №2	Написання  модульної контрольної роботи	10
	Всього балів	100

Максимальна к-сть балів за певний вид робіт	Кількість балів, отримана студентом залежно від рівня знань
	Рівень знань:
	відмінний	добрий	задовільний	незадовільний
4	4	3	2	0-1