«Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів»

МІНІСТЕРСТВО КУЛЬТУРИ УКРАЇНИ КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КУЛЬТУРИ І МИСТЕЦТВ

КОМП’ЮТЕРНА СХЕМОТЕХНІКА ТА АРХІТЕКТУРА КОМП’ЮТЕРІВ

Робоча навчальна програма для студентів напряму підготовки 6.050101 «Комп’ютерні науки»

КИЇВ – 2012

Укладач: Забара С.С., доктор технічних наук, професор Затверджено на засіданні кафедри комп’ютерних наук Протокол № 1 від 29 серпня 2011р. Рекомендовано до видання Головною вченою радою університету Протокол № 1 від 15 вересня 2011р. .

2

ВСТУП Опис дисципліни та її предмета. Дисципліна «Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів» належить до циклу дисциплін самостійного вибору вищим навчальним закладом напряму підготовки «Комп’ютерні науки» освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр». Викладається на 2 курсі в обсязі 162 год. (4,5 кредитів), підсумковим контролем знань є залік. Дисципліна забезпечує спеціальну підготовку студентів у галузі цифрової схемотехніки та архітектури комп’ютерів. Знання з комп’ютерної схемотехніки та архітектури комп’ютерів необхідні для подальшого засвоєння таких дисциплін як «Операційні системи», «Комп’ютерні мережі», «Моделювання систем» та ін. В свою чергу дисципліна «Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів» базується на знаннях з таких дисциплін як «Основи електротехніки та електроніки» та «Основи дискретної математики». Метою курсу є вивчення основ побудови цифрових електронних пристроїв та їх взаємодії, а також методів та сучасних програмних моделюючих систем, які застосовуються при їх проектуванні. Внаслідок вивчення курсу студенти повинні знати : - основи побудови цифрових автоматів; - архітектурні принципи фон-Неймана і нових сучасних архітектур; - схемотехніку і принципи функціонування основних пристроїв персональних комп’ютерів (процесорів, пам’яті, периферійних пристроїв); - технічні характеристики комп’ютерів та їх компонентів; - методику проектування електронних цифрової схем. Студенти повинні вміти: - розробити нескладний електронний вузол на основі компонентів рівня малих (МІС) і середніх (СІС) інтегральних схем; - володіти навичками проектування цифрових схем за допомогою сучасних засобів САПР. Програма курсу, окрім лекцій, включає виконання циклу лабораторних робіт. Метою лабораторних робіт є вивчення та самостійна розробка базових функціональних вузлів комп’ютерів і створення моделей взаємодії основних пристроїв персональних комп’ютерів. .

3

СИСТЕМА ОЦІНЮВАННЯ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ Навчальна дисципліна «Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів» оцінюється за модульно-рейтинговою системою. Вона складається з 2-х модулів. Результати навчальної діяльності студентів оцінюються за 100-бальною шкалою за накопичувальною системою. Форми поточного контролю: - відвідування та конспектування лекцій; - виконання лабораторних робіт; - виконання завдань самостійної роботи; - реферат. Модульний контроль: результат вивчення кожного модуля складає підсумок всіх форм поточного контролю та виконання модульної контрольної роботи. Підсумковий контроль знань: залік - проводиться у формі відповіді на теоретичні питання та виконання лабораторних завдань з використанням ЕОМ. Умови допуску студента до заліку: - відсутність заборгованостей з лабораторних робіт; - відсутність заборгованостей з модульних контрольних робіт; - позитивні рейтингові бали за кожний модуль. Підсумкова оцінка За результатами вивчення курсу студент отримує підсумкову оцінку за 100бальною системою, яка розраховується як сума оцінок з двох модулів (стартовий рейтинг) та оцінки за залік за такою шкалою оцінювання: Курс 2, семестр 4

Максимальна оцінка в балах

Змістовий модуль 1 (ЗМ1)

Змістовий модуль 2 (ЗМ2)

Залік (КЗ)

Разом (підсумкова оцінка ПО)

40

40

20

100

Максимальна кількість балів за 1-2 модулі (стартовий рейтинг) – 80 балів. Розрахунок підсумкової оцінки: ПО = ЗМ1 + ЗМ2 + КЗ Студент має можливість накопичити максимальну кількість балів у межах кожного модуля, використовуючи різні способи набуття знань. Бальна система оцінювання різних форм навчання студента в межах кожного модуля № з/п

Назви виду роботи, способи набуття знань

Бали за 1 заняття

Бали за всі заняття (максимальні) Модуль 1 Модуль 2

4

1.

3.

6.

7.

Лекційні заняття: - відвідування, експресопитування Лабораторні заняття: - виконання лабораторної роботи Самостійна робота: - реферат - індивідуальне завдання Модульна контрольна робота Всього за модуль Залік Разом з дисципліни

до 1

1х8=8

1х6=6

до 3

3х3=9

3х3=9

до 5 до 2 до 16

5х1=5 2х1=2 16х1=16 40

5х1=5 2х2=4 16х1=16 40

до 20

20 40 + 40 + 20 = 100 балів

Трансформація рейтингової оцінки Сума набраних рейтингових балів при семестровому контролі переводиться в оцінки системи оцінювання ECTS. Система передбачає семибальну шкалу (A, B, C, D, E, FX, F) та подвійне (описове та статистичне) визначення цих оцінок. Підсумковий рейтинговий бал 91 – 100 84 – 90 76 – 83 66 – 75 61 – 65 21 – 60 0 – 20

Підсумкова оцінка за шкалою ECTS A – відмінно B – дуже добре C – добре D – задовільно E – достатньо (задовольняє мінімальні критерії) FХ – незадовільно F – незадовільно (потрібна додаткова робота)

Традиційна екзаменаційна оцінка відмінно

Традиційна залікова оцінка

добре зараховано задовільно незадовільно

не зараховано

не допущено

не допущено

5

ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН для студентів денної форми навчання № з/п

Назви тем

Всього годин

Види занять і розподіл годин Лекц.

Лаб.

Самост. робота

МК

Форми контролю

МОДУЛЬ 1. КОМП’ЮТЕРНА СХЕМОТЕХНІКА 1.1

Технічна реалізація Булевих функцій

20

6

1.2

Комбінаційні схеми

24

4

4

16

1.3

Схеми з пам’яттю

28

4

8

16

1.4

Програмовані логічні матриці. ПЛІС

16

2

Модульна контрольна робота №1

2

Всього

90

16

Конспект, експресопитування, виконання самостійної роботи Конспект, експресопитування, виконання лабораторної і самостійної робіт, Конспект, експресопитування, виконання лабораторної і самостійної робіт, реферат Конспект, експресопитування, виконання самостійної роботи, індивідуальне завдання

14

14

12

60

2

МКР

2

Модульний контроль

МОДУЛЬ 2. АРХІТЕКТУРА КОМП’ЮТЕРІВ Конспект, експресопитування, виконання лабораторної і самостійної робіт, індивідуальне завдання Конспект, експресопитування, виконання самостійної роботи, індивідуальне завдання Конспект, експресопитування, виконання лабораторної і самостійної робіт, реферат Конспект, експресопитування, виконання самостійної роботи

2.1

Фон-Нейманівська архітектура

18

2

2.2

Багаторівнева пам’ять комп’ютера

14

4

2.3

Архітектурні особливості мікропроцесора

26

4

2.4

Організація вводу-виведення

12

2

Модульна контрольна робота №2

2

Всього

72

12

12

46

2

162

28

24

106

4

Разом з дисципліни

4

12 10

8

14 10 2

МКР Модульний контроль ЗАЛІК

6

ЗМІСТ ДИСЦИПЛІНИ ЗА МОДУЛЯМИ МОДУЛЬ 1. КОМП’ЮТЕРНА СХЕМОТЕХНІКА ТЕМА 1.1. ТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ БУЛЕВИХ ФУНКЦІЙ

Лекція 1 Технічне відображення двійкових чисел. Електронні елементи пам'яті. Елементарні функції математичної логіки. Функціонально повні системи елементарних функцій. Функцій Шеффера і Пірса. Лекція 2 Основні співвідношення алгебри Буля. Мінімізація логічних функцій. Комбінаційні та послідовні схеми. Автомати Мілі і Мура. Приклад проектування комбінаційної схеми. Лекція 3 Системи логічних елементів. Основні параметри інтегральних схем. Типи вихідних каскадів цифрових елементів. Особливості використання логічничних елементівю.

1.

2.

3.

4.

5.

1.

2.

3.

4.

5.

Завдання для самостійної роботи Зробити огляд фізичних принципів відображення двійкових сигналів. Відпрацювати методику мінімізації комбінаційних схем за допомогою карт Карно (чотири змінних). Провести аналіз особливостей функціонування цифрових автоматів Мілі і Мура. Зробити порівняльний аналіз технічних характеристик логічних елементів, виготовлених за різними технологіями. Розглянути використання «факультативних умов» при мінімізації.

Запитання для самоперевірки Що таке універсальний набір логічних функцій? Як побудувати таблиці істинності (на прикладі управління семисегментним індикатором)? Як скласти логічні рівняння (на прикладі управління семисегментним індикатором)? Яка різниця між комбінаційними та послідовними схемами? Яка послідовність проектування комбінаційної схеми для семисигментного індикатора?

7

6.

7.

8.

9.

Які особливості потенціальної системи логічних елементів? Що таке елементи транзисторно-транзисторної логіки з діодами Шотки (ТТЛШ)? Визначення терміна «монтажна логіка». Визначення термінів «статична завадостійкість» і «динамічна завадостійкість».

10. Які основні статичні та динамічні параметри двійкових сигналів? Література: 1, 3, 5, 8, 9. ТЕМА 1.2 КОМБІНАЦІЙНІ СХЕМИ Лекція 1 Ризики збоїв в цифрових автоматах. Синхронізація в цифрових пристроях. Параметри системи синхронізації. Шифратори. Дешифратори. Лекція 2 Мультиплексори і демультиплексори. Компаратори. Суматори. Арифметико-логічні пристрої. Лабораторне заняття 1 Завдання Розробити комбінаційну схему та провести імітаційне моделювання на системі Electronics Workbench дешифратора для керування семисигментним індикатором (згідно з методичними вказівками до лабораторної роботи).

1.

2.

3.

4.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Завдання для самостійної роботи Розглянути організацію системи синхронізації в багатоступеневій послідовній схемі. Розглянути використання мультиплексорів для реалізації булевих функцій. Розробити схему побудови напівсуматорів на різному елементному базисі. Розробити функціональну схему компаратора для визначення більшого за модулем числа. Запитання для самоперевірки Визначення «синхронної цифрової схеми». В чому ви бачите переваги і недоліки синхронних і асинхронних схем? Які основні параметри синхросигналів? Навести приклад побудови шифратора і дешифратора згідно таблиці істинності. Які причини виникнення часових завад в логічних ланцюгах? Як використовуються мультиплексори для реалізації булевих функцій? Навести приклади. Які функції і в яких пристроях виконують комутатори? В чому різниця в функціях і в схемах між напівсуматором і суматором?

8

9. Чим визначається швидкодія послідовного суматора? Література: 1, 3, 5, 8, 9. ТЕМА 1.3. СХЕМИ З ПАМ’ЯТТЮ Лекція 1 Тригери. Класифікація тригерів. Схемотехніка тригерних пристроїв.

RS, D,T, JK - тригери. Лекція 2 Загальні принципи побудови послідовних пристроїв. Регістри. Суматори. Лічильники. Методика проектування автоматів з пам’яттю. Приклад проектування цифрового автомата. Лабораторне заняття 1 Завдання Провести імітаційне моделювання та вивчення роботи RS, D,T, та JKтригерів на системі Electronics Workbench (згідно з методичними вказівками до лабораторної роботи). Лабораторне заняття 2 Завдання Провести імітаційне моделювання на системі Electronics Workbench та вивчення роботи цифрових лічильників з довільним модулем перерахунку (згідно з методичними вказівками до лабораторної роботи). Завдання для самостійної роботи 1. Обґрунтувати доцільність використання тригерів різної модифікації.

2. Відпрацювати схеми і часові діаграми RS, D,T, та JK- тригерів.

3. Розглянути схемотехніку і призначення паралельних та послідовних регістрів.

4. Скласти таблицю переходів RS та JK- тригерів.

5. Написати реферат (теми додаються). Індивідуальне завдання Розробити функціональну схему одного з наведених пристроїв: - електронного годинника (згідно індивідуального ТЗ); - послідовного суматора (розрядність – 8 біт); - лічильника (М=10); Запитання для самоперевірки 1. Які особливості роботи RS-тригера на основі елементів АБО-НЕ та І-НЕ?

2. Які входи тригера вам відомі? Пояснити їх призначення.

9

3. Які особливості роботи D-тригера та його призначення в цифрових пристроях?

4. Які часові параметри характеризують RS-тригерні схеми?

5. В чому полягає різниця між тригерами зі статичним та динамічним керуванням?

6. Яка мета використання синхронізації в тригерних схемах?

7. Що таке кодування станів та таблиця переходів ЦА?

8. Яка загальна послідовність етапів проектування ЦА? Література: 1, 3, 5, 8, 9. ТЕМА 1. 4. ПРОГРАМОВАНІ ЛОГІЧНІ МАТРИЦІ. ПЛІС Лекція 1 Програмовані логічні матриці. Базові матричні кристали. Архітектура ПЛІС фірми Xilinx. VHDL і технологія систем на кристалі. Завдання для самостійної роботи 1. Розглянути схемотехніку і призначення програмованих логічних матриць (ПМЛ і БМК).

2. Обгрунтувати принципову особливість технології проектування з використанням ПЛІС.

3. Здійснити огляд сучасних ПЛІС фірм Xilinx і Altera.

1.

2.

3.

4.

Запитання для самоперевірки Як на основі ПЛМ можуть бути реалізовані пристрої комбінаційної схемотехніки? Які особливості має технологія проектування на кристалах БМК? Що є суттєвою відмінністю ПЛІС порівнянно з ПЛМ і БМК? Визначення терміна «система на кристалі».

Література: 1, 3, 5, 8, 9. МОДУЛЬНА КОНТРОЛЬНА РОБОТА № 1 Зразок 1.

2.

3.

4.

5.

І. Відповісти на теоретичні питання (на одне з наведених) Накреслити схему і таблицю істинності (станів) функції Пірса. Дешифратори (призначення, логічні схеми, стандартні модулі). Дати загальний огляд розвитку інтегральних технологій. Закон Мура. Схемотехніка тригерних пристроїв. Цифрові лічильники. ІІ. Виконати практичне завдання 10

В наведеній схемі визначити значення виходів (0 або 1) C і D в залежності від коду А і В.

МОДУЛЬ 2. АРХІТЕКТУРА КОМП’ЮТЕРІВ ТЕМА 2.1. ФОН-НЕЙМАНІВСЬКА АРХІТЕКТУРА Лекція 1 Поняття архітектури комп’ютера. Алгоритмічна універсальність. Шинна архітектура. Шини даних і адреси. Набір мікросхем chipset . Лабораторне заняття 1 Завдання Розробити і провести моделювання програмної системи переводу чисел з однієї системи числення в іншу (згідно з методичними вказівками до лабораторної роботи).

3.

4.

Завдання для самостійної роботи Дати загальний огляд архітектурним принципам фон-Неймана. Ознайомитись з роботами А. Тьюрінга: «машина Тьюрінга», робота штучного інтелекту (письмово). Розглянути технічні характеристики шин ISA, PCI, USB, AGP. Розкрити призначення допоміжних ІС (chipset) (письмово).

1.

2.

3.

4.

5.

Запитання для самоперевірки Визначення поняття «архітектура комп’ютера». Які основні характеристики ЕОМ залежать від архітектури комп’ютера? Що розуміється під поняттям «архітектурний ряд ЕОМ»? Які основні технічні параметри комп’ютерної шини? Чи існує альтернатива архітектурі фон-Неймана?

1.

2.

Література: 2, 4, 6, 7.

11

ТЕМА 2.2. БАГАТОРІВНЕВА ПАМ’ЯТЬ КОМП’ЮТЕРА Лекція 1 Багаторівнева пам’ять комп’ютера. Типи пам'яті. Регістрова пам’ять. Оперативна пам'ять. КЕШ- пам'ять. Лекція 2 Постійна пам'ять. BIOS. Пам'ять на магнітних дисках («вінчестерах»). Пам'ять на оптичних дисках. Віртуальна пам'ять. Завдання для самостійної роботи 1. Зробити порівняльний аналіз схемотехніки і функціонального призначення статичної та динамічної пам’яті.

2. Дати порівняльну характеристику магнітних і оптичних зовнішніх запам’ятовуючих пристроїв. Індивідуальне завдання (одне з наведених) 1. Розробити структуру управління ОЗП в системі 3D. 2. Відпрацювати метод адресації в віртуальній пам’яті.

3. Проаналізувати функції BIOS в процесі запуску комп’ютера.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Запитання для самоперевірки Яку функцію виконує регістрова пам'ять? Що таке «цикл регенерації» DRAM ? Яку функцію виконує КЕШ-пам'ять (1, 2, 3L)? Характеристика параметрам КЕШ і RAM. В чому сенс використання асоціативних запам’ятовуючих пристроїв? Що таке «стек» і яке його функціональне призначення? Які функції виконують енергонезалежна і енергозалежна пам’яті? Як проходить процес запису і зчитування інформації на «вінчестері»? Як визначається місце і функції CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD в загальній ієрархії пам’яті?

Література: 2, 4, 6, 7.

12

ТЕМА 2.3. АРХІТЕКТУРНІ ОСОБЛИВОСТІ МІКРОПРОЦЕСОРА Лекція 1 Структура мікропроцесора. Важливі характеристики. Архітектурні особливості мікропроцесора. КЭШ-пам'ять процесора. Лекція 2 Архітектура рівня набору команд. Архітектурні методи підвищення продуктивності. Мікропроцесори фірми Intel. Порівняльна таблиця міропроцесорів. Паралельні архітектури. Еволюція архітектур. Лабораторне заняття 1 Завдання Провести тестування персонального комп’ютера тестами різної складності з метою оцінки його продуктивності при виконанні різних задач (згідно з методичними вказівками до лабораторної роботи). Лабораторне заняття 2 Завдання Провести моделювання процесу виконання програмного коду на спрощеній моделі комп’ютера (згідно з методичними вказівками до лабораторної роботи). Завдання для самостійної роботи 1. Здійснити загальний огляд систем команд типу CISC і RISC. 2. Розглянути різні методи паралелізму в сучасних комп’ютерах.

3. Проаналізувати структурну схему Pentium IV. 4. Написати реферат (теми додаються). Індивідуальне завдання (одно з наведенних) 1. Розкрити механізм мікропрограмної реалізації машинних команд.

2. Проаналізувати архітектуру ІВМ-360.

3. Розглянути принципи побудови і застосування кластерних та GRIDсистем.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Запитання для самоперевірки Як реалізується режим переривання програми? Які функції лічильника команд? Які ви знаєте методи підвищення продуктивності ком’пютерів? Які функції інтерфейсного блоку? Як кількісно впливає КЕШ-пам'ять на продуктивність процесора? Зміст поняття «конвеєрна обробка інформації». Яка різниця між частотою роботи комп’ютера і його продуктивністю? Що розуміється під термінами «скалярна» та «векторна» обробка інформації? Які функції виконують співпроцесори ( приклади)?

13

Література: 2, 4, 6, 7. ТЕМА 2.4. ОРГАНІЗАЦІЯ ВВОДУ-ВИВЕДЕННЯ Лекція 1 Периферійні пристрої та їх технічні характе ристики. Інтерфейси. Організація вводу-виведення. Завдання для самостійної роботи 1. Розглянути процес ідентифікації і керування периферійними пристроями..

2. Розглянути спосіб прямого доступу до пам’яті. Запитання для самоперевірки 1. Які існують комп’ютерні пристрої введення-виведення? Їх основні технічні характеристики.

2. Які основні технічні характеристики екранних моніторів різних технологій?

3. Які основні технічні характеристики зовнішніх запам’ятовуючих пристроїв?

4. Визначення терміна «інтерфейс».

5. Що таке канал введення-виведення, його функції? Література: 2, 4, 6, 7. МОДУЛЬНА КОНТРОЛЬНА РОБОТА № 2 Зразок І. Відповісти на теоретичні питання (на одне з наведених) 1.

2.

3.

4.

Архітектурний ряд мікропроцесорів фірми Intel. Дати загальну характеристику ієрархічній структурі пам’яті ПК. Комп’ютерна шина РСІ (призначення, структура, характеристики). Академік С.О. Лебедєв (творчий шлях, машина МЕСМ). ІІ. Виконати практичне завдання

Дати аналіз наведеній на малюнку архітектурної схеми машини ІВМ-360.

14

АЛП УП

ЗЗП

...

ЗЗП

ПВВ

...

ПВВ

СК ОЗП МК

Процесор

ТЕМИ РЕФЕРАТІВ 1. Методи мінімізації комбінаційних схем.

2. Арифметико-логічні пристрої.

3. Програмовані матриці.

4. Програмовані логічні інтегральні схеми (ПЛІС).

5. Динамічна оперативна пам'ять.

6. КЕШ-пам'ять.

7. BIOS. 8. Стекова пам'ять.

9. Асоціативна пам'ять.

10. Віртуальна пам'ять.

11. Архітектурні принципи фон-Неймана.

12. Методи підвищення продуктивності ЕОМ.

13. Інтегральні схеми. Закон Мура.

14. ІВМ-360.

15. Персональні комп’ютери ІВМ.

16. Мікропроцесори Intel.

17. Супер-ЕОМ.

18. ТОР-500.

19. GRID-системи.

20. Академік С.О. Лебедєв (творчий шлях)..

21. Академік В.М. Глушков (творчий шлях).

22. Обчислювальна техніка і нанотехнології.

23. Вінчестери.

24. Оптичні накопичувачі.

25. Принтери.

26. Монітори.

27. Система введення-виведення.

1.

2.

ПИТАННЯ ДО ЗАЛІКУ Булева алгебра. Функції заперечення, кон’юнкції, диз’юнкції. Булева алгебра. Функції Пірса, Шиффера, рівнозначності.

15

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

Булева алгебра. Огляд функцій двох змінних. Булева алгебра. Універсальний набір функцій. Поняття комбінаційної та послідовної схеми. Поняття цифрового автомата. Таблиці істинності (на прикладі управляння семисегментним індикатором). Логічні рівняння (на прикладі управління семисегментним індикатором). Булева алгебра (закон склеювання, поглинання, теорема Моргана). Схеми с трьома вихідними станами. Статичні параметри двійкового сигналу. Динамічні параметри двійкового сигналу. Шифратори. Дешифратори. Мультиплексори. Компаратори. Напівсуматори. Однорозрядний суматор. Послідовний суматор. Ризики збою в комбінаційних схемах. Синхронізація в цифрових схемах.

RS – тригери.

D – тригери.

T – тригери.

JK – тригери. Класифікація тригерних схем. Зсувні регістри. Паралельні регістри. Електронні лічильники. Лічильники з довільним модулем перерахунку. Поняття про інтегральні схеми. ПЛІСи. Основні етапи проектування цифрових автоматів. Поняття про алгоритми. Машина Тюрінга. Архітектурні принципи фон-Неймана. Паралельні архітектури. Еволюція комп’ютерних архітектур. Шинна архітектура ПК. Набір мікросхем chipset . Основні технічні характеристики комп’ютера. Основні базові компоненти комп’ютера. Ієрархічна структура пам’яті комп’ютера. Оперативна пам'ять. Регістрова пам'ять. Постійна (пасивна) пам'ять.

BIOS. Кеш-пам'ять процесора. Пам'ять на магнітних носіях. Пам'ять на оптичних дисках. Віртуальна пам'ять.

16

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

65.

66.

67.

68.

69.

Основні характеристики пам’яті. Закон Мура. Процесор: основні характеристики. Архітектура процесора. Архітектурний ряд мікропроцесорів фірми Intel. Способи підвищення продуктивності процесора. Поняття про супер-ЕОМ, особливості та сфери застосування. Рівень архітектури команд. Конвеєрна архітектура обробки даних. Скалярна архітектура обробки даних. Пристрої введення-виведення. Відеотермінали. Шинна архітектура комп’ютера. Покоління обчислювальних машин. Перша вітчизняна напівпровідникова машина «Дніпро». Персональні комп’ютери (характеристики, сфери застосування). Стекова пам'ять. Асоціативна пам'ять. Академік С. О. Лебедєв, творчий шлях. Академік В. М. Глушков, творчий шлях. МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ВИКОНАННЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

Самостійна робота є однією зі складових навчального процесу, на яку припадає значний обсяг навчального часу. При цьому студент є активним учасником навчального процесу, набуває навичок самоорганізації, самостійного пошуку інформації та прийняття рішень. Правильна організація самостійної роботи дозволяє максимально індивідуалізувати навчання, підвищити ефективність навчального процесу в цілому. Одним із видів самостійної роботи є опрацювання лекційного матеріалу, визначення головного в змісті лекції, засвоєння її основних моментів. Щоб зрозуміти й добре засвоїти лекційний матеріал, до кожної наступної теми слід ретельно готуватись: систематично опрацьовувати матеріал попередньої лекції, і, якщо це необхідно, опрацювати рекомендовану літературу, повторювати пройдений матеріал, на який лектор посилається при викладанні нового, якщо з певних причин лекція пропущена, її необхідно законспектувати й опрацювати самостійно, незрозумілі питання з’ясувати на консультації. Для ґрунтовного засвоєння першоджерел необхідно вдумливо конспектувати їх, вдаючись до різних видів запису. Готуючись до відповіді, важливо, в першу чергу, визначити напрями наукових досліджень з певної проблеми та впровадження їх результатів у практику. Доцільно підготувати власні спостереження та висновки, обґрунтовуючи їх теоретичними положеннями та рекомендаціями. Професійному розвитку студентів сприяє самостійне виконання практичних завдань, різноманітні форми пошукової, дослідної роботи.

17

Викладач систематично контролює самостійну роботу студентів: перевіряє конспекти першоджерел, виконання завдань практичних занять, надає необхідну допомогу для активізації навчальної діяльності студентів. Самостійна робота студентів складається з роботи з літературою (доповнення конспектів лекцій, написання рефератів, ознайомлення з додатковою інформацією в мережі Інтернет) та роботи на персональному комп’ютері з певними програмними продуктами. Кожен студент може написати реферат за бажанням або виконати індивідуальне завдання за погодженням із викладачем. Теми для самостійної роботи студентів (у тому числі, рефератів) та їх обсяг визначаються даною робочою програмою. Особлива увага під час самостійної роботи повинна приділятись набуттю навичок практичної роботи на комп’ютерах з тими програмними продуктами, що вивчаються. Потрібно ознайомитись із основними теоретичними відомостями про програмний продукт за допомогою спеціальної літератури, лекційного та методичного матеріалу або довідкової системи програми. Після цього можна виконувати конкретні практичні завдання. При вивченні дисципліни студенти можуть застосовувати наступні форми самостійної роботи: ▪ самостійне поглиблене вивчення матеріалу на основі конспекту лекцій, їхніх презентацій, рекомендованої й учбово-методичної літератури, періодичних видань по темах лекцій; ▪ написання рефератів за переліком тем, запропонованих викладачем; ▪ самостійна підготовка до лабораторних занять; ▪ самостійна підготовка до заліку, у тому числі з використанням навчальних комп’ютерних програм. Індивідуальне завдання може бути виконано в паперовому або електронному вигляді. МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО НАПИСАННЯ РЕФЕРАТУ Реферат підводить підсумок вивчення студентами як окремої теми, так і дисципліни в цілому. Обсяг реферату визначається специфікою досліджуваного питання і змістом матеріалів (документів), їх науковою цінністю та практичним значенням. Оптимальний обсяг реферату складає 7 -10 сторінок. Реферат має відповідати вимогам до оформлення рукопису кваліфікаційної роботи: вступ і висновки в сумі не повинні перевищувати 20% від її загального обсягу; текст друкується через 1,5 інтервали на одній сторінці стандартного аркуша з такими полями: ліве - 30 мм, праве - 15 мм, верхнє - 20 мм, нижнє - 20 мм; всі сторінки нумеруються: загальна нумерація починається з титульного листа, проте порядковий номер на ньому не ставиться. На титульному листі реферату вказуються: офіційна назва навчального закладу, факультету і кафедри; прізвище та ініціали автора реферату (абревіатура навчальної групи); повна назва теми; прізвище та ініціали наукового керівника, його науковий ступінь і вчене звання; місто, де знаходиться навчальний заклад та 18

рік написання реферату. Після титульного листа подається зміст реферату з точною назвою кожного розділу (параграфу) і вказуванням його сторінок. Список використаних джерел складається з дотриманням загальновизнаних вимог до робіт, що готуються до друку. До списку використаних джерел мають бути включені лише безпосередньо використані в рефераті праці в алфавітному порядку авторів. Монографії і збірники, що не мають на титульному аркуші прізвища автора (авторів), включаються до загального списку за алфавітним розміщенням заголовку. Тема реферату - це не просто повторення засвоєного матеріалу лекції або семінарського заняття. Вона повинна являти собою самостійне розроблення проблеми, достатньо чітко окресленої від інших. Неприпустиме поєднання декількох проблем або, навпаки, штучне виокремлення певної частини єдиного питання. Важливими критеріями при доборі теми реферату є її актуальність, широка джерельна база, наявність необхідного фактичного матеріалу, а також достатнє її висвітлення в науково-методичній літературі, що передбачає, в першу чергу, ознайомлення із загальною концепцією автора праці та його висновками. Структура реферату: - титульний аркуш; - зміст (план); - вступ; - розділи (вони часто поділяються на параграфи); - висновки; - список використаних джерел; - додатки (у яких наводяться таблиці, схеми, діаграми тощо); - перелік умовних позначень. У вступі реферату обґрунтовується актуальність теми, її особливості, значущість з огляду на розвиток науки та практики або науково-методичної діяльності у сфері освіти. У вступі необхідно подати аналіз використаних джерел, назвавши при цьому авторів, які вивчали дану тематику, визначити сутність основних чинників, що вплинули та розвиток явища або процесу, що досліджується, на недостатньо досліджені питання, з’ясувавши причини їх слабкої аргументації. Основну частину реферату складають кілька розділів (що можуть бути розбиті на параграфи), логічно поєднані між собою. Виклад матеріалу в рефераті має бути логічним, послідовним, без повторень. Слід використовувати синтаксичні конструкції, характерні для стилю наукових документів, уникати складних граматичних зворотів, незвичних термінів і символів або пояснювати їх відразу, при першому згадуванні в тексті реферату. Терміни, окремі слова і словосполучення можна замінювати абревіатурами і сприйнятливими текстовими скороченнями, значення яких зрозуміле з контексту реферату. Неприпустимо використовувати цитати без посилання на автора. При цитуванні будь-якого фрагменту джерела недопустимі неточності. Взагалі, цитатами не слід зловживати. Якщо якийсь важливий документ потребує наведення його в тексті реферату в повному обсязі, то краще винести його в додатки.

19

У рефераті необхідно визначити і викласти основні тенденції дослідження, підтвердити їх найтиповішими прикладами, відобразити сучасні ідеї та гіпотези, методики та методичні підходи до вивчення проблеми. Доцільно зупинитися на якомусь дискусійному моменті і спробувати проаналізувати позиції сторін, приєднавшись до однієї з них, чи висловити власну думку на певну проблему та визначити перспективи її вирішення. Кожен розділ реферату повинен завершуватись короткими висновками, чіткими і лаконічними, де узагальнено оцінки та практичні рекомендації. Можна стисло вказати на перспективи подальшого дослідження даної проблеми. Реферат оцінюється за такими критеріями: актуальність; наукова та практична цінність; глибина розкриття теми, вирішення поставлених завдань; повнота використання рекомендованої літератури; обґрунтування висновків; грамотність; стиль викладу; оформлення реферату; обсяг виконаної роботи; завершеність дослідження. Реферати виконуються як різновид самостійної роботи студентів і не є обов’язковим елементом. Рекомендується написати один реферат з теми кожного модуля. Студент за бажанням може виконати дослідження з представлених тем й захистити це дослідження публічно перед академічною групою. Якщо в студента спірна оцінка, то реферат є елементом, який враховується на користь студента. Для постановки задачі з кожної теми рекомендується порадитись з викладачем. МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ПІДГОТОВКИ ЛАБОРАТОРНОГО ЗАНЯТТЯ Лабораторна робота, як одна із форм навчальних занять, розрахована на виконання студентами в електронному вигляді певної задачі з використанням ПК. Під час виконання лабораторної роботи створюються умови для перевірки практичних навичок студентів. Лабораторні роботи присвячені темам, які вважаються найбільш важкими для самостійного опанування. Лабораторні роботи проводяться на базі учбових комп’ютерних моделюючих програм. Готуючись до наступної лабораторної роботи, студенти повинні опанувати відповідний теоретичний матеріал. Для самостійного опанування тем лабораторних робіт можуть використовуватись методичні матеріали, що надаються в методичних вказівках до лабораторних робіт (в електронному вигляді), рекомендована література, а також інші джерела інформації, в тому числі можливості Internet.

ЛІТЕРАТУРА Основна

20

1. Лебедєв О. М. Цифрова схемотехніка: навчальний посібник / О. М. Лебедєв, О. І. Ладик. – К.:Арістей, 2005. – 247 с.

2. Мельник О. А. Архітектура комп’ютера: підручник / О. А. Мельник // Наукове видання. – Луцк, 2008. – 470 с.

3. Рябенький В. М. Цифрова схемотехніка: навчальний посібник / В. М. Рябенький, В. Я. Жуйков, В.Д. Гулій. – Львів: «Новий Світ» – 2011. – 736с.

4. Тененбаум Э. Архитектура компьютера, 5 изд. / Эндрю Тененбаум. – СПб: 2007.– 844 с.

5. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника: учебное пособие. / Е. П. Угрюмов. – СПб: ХВ – Петербург, 2001.– 528 с.

6. Ходаков В. Є. Вступ до комп’ютерних наук: навчальний посібник / В. Є. Ходаков, М. В. Пилипенко, Н. А. Соколова. – К: Центр навчальної літератури, 2005.– 496 с. Додаткова 7. Гук М. Ю. Аппаратные средства ІВМ РС, 3-е изд.: энциклопедия / М. Ю. Гук. – СПб.: Питер, 2006. – 1072 с.

8. Куприянов М. С. Цифровая обработка сигналов: учебное пособие / М. С. Куприянов, Б. Д. Матюшин. – СПб.: Политехника, 1998. – 592 с.

9. Уилкинсон Б. Основы проектирования цифровых схем / Барри Уилкинсон. – М.: Издательский дом «Вільямс», 2004.– 320 с.

21