Вычислительная техника и информационные технологии

Общие сведения по дисциплине
Вычислительная техника и информационные технологии
Читается для специальности 210406 «Сети связи и системы коммутации»
Важность изучения дисциплины :
является основой для специалистов в области телекоммуникационных систем, а также для последующего изучения дисциплин «Цифровые системы связи», «Микропроцессоры в системах коммуникаций».
Сфера профессионального использования:
разработка архитектуры и программного обеспечения для систем связи и телекоммуникаций

Краткое описание дисциплины
Курс посвящен вопросам организации и функционирования компьютеров общего и специального назначения, архитектуре локальных вычислительных сетей, а также применению информационных технологий при создании систем передачи и приема информации.
Рассматриваются способы разработки программного обеспечения на языке ассемблера для процессоров персональных компьютеров и микроконтроллеров.

Цели и задачи преподавания дисциплины
Основной целью дисциплины является изучение принципов построения вычислительных элементов общего и специального назначения, разработки отдельных узлов, имеющих принципиальное значение для коммуникационных систем на основе «жесткой» и программируемой логики, формировании навыков программирования на языках низкого уровня.
Основной задачей дисциплины является формирование знаний и умений, позволяющих студентам принимать решения об организации коммуникационных систем, выборе необходимых средств вычислительной техники и реализации программного обеспечения для поддержки их функционирования.

Место дисциплины среди смежных дисциплин
Данная дисциплина требует предварительного изучения курсов математики, информатики, основ теории связи и электроники.
В то же время дисциплина является одной из базовых для дисциплин «Цифровые системы связи», «Микропроцессоры в системах коммуникаций».

Начальные знания
Для успешного освоения курса требуется знание основ математики и информатики.

Итоговые знания, умения и навыки
В результате изучения дисциплины студенты должны иметь ПРЕДСТАВЛЕНИЯ:
об организации процессоров для персональных систем;
об организации микроконтроллеров;
об организации сигнальных процессоров;
об основных топологиях локальных вычислительных сетей и их особенностях.
В результате изучения дисциплины студенты должны получить ЗНАНИЯ:
об архитектуре вычислительных устройств, назначении и механизмах функционирования основных вычислительных блоков;
о системе команд вычислительных устройств и способах ;
о структуре программ на языке ассемблера для персональных систем.
В результате изучения дисциплины студенты должны приобрести УМЕНИЯ И НАВЫКИ:
решения простейших вычислительных задач на языке ассемблера для процессоров Intel x86;
работы со средой программирования и отладки DEBUG.

Содержание лекционного курса
Тема 1. Преобразование информации средствами вычислительной техники.
Тема 2. Организация ЭВМ.
Тема 3. Команды и их представление на языке ассемблера.
Тема 4. Организация микроконтроллеров.
Тема 5. Сигнальные процессоры.
Тема 6. Локальные вычислительные сети.

Тема 1. Преобразование информации средствами вычислительной техники.
Первая тема курса является вводной в предмет и затрагивает вопросы представления и преобразования двоичных чисел и двоичных функций, наборы стандартных двоичных элементов и способы построения комбинационных схем, элементов памяти, регистров и счетчиков, сумматоров и умножителей.

Тема 2. Организация ЭВМ
Вторая тема курса посвящена рассмотрению архитектуры и функциональной организации ЭВМ, способам взаимодействия процессора с памятью и внешними устройствами, организации подсистемы памяти и механизмам преобразования адресов, конвейеру.
Исследованы также вопросы синтеза процессоров на основе элементов с «жесткой» и программируемой логикой.

Тема 3. Команды и их представление
В данной теме Вы познакомитесь с системой команд процессоров, их внутренним представлением, а также мнемоническим обозначением на языке ассемблера.
Рассмотрены способы формирования адреса объектов в памяти и структура программы на языке ассемблера.

Тема 4. Организация микроконтроллеров
В данной теме рассматриваются архитектура микроконтроллеров, внутренняя организация памяти программ и данных, система команд и правила записи программ.

Тема 5. Сигнальные процессоры
В данной теме рассматриваются общие принципы построения сигнальных процессоров, их структура и система команд.
Исследуются способы аппаратной реализации программных функций и параллельной работы нескольких функциональных устройств.

Тема 6. Локальные вычислительные сети
В данной теме дается характеристика и классификация локальных вычислительных сетей. Рассматриваются различные виды топологии сетей, организации их доступа к каналу связи и методы управления обменом данными.

Лабораторный практикум
Лабораторная работа №1 (по теме №2). Архитектура ЭВМ на базе процессоров Intel.
Лабораторная работа №2 (по теме №2). Программа-отладчик DEBUG как средство практического изучения ЭВМ.
Лабораторная работа №3 (по теме №3). Формат команд и способы адресации в реальном режиме работы процессора.
Лабораторная работа №4 (по теме №3). Команды пересылки.
Лабораторная работа №5 (по теме №3). Арифметические команды.
Лабораторная работа №6 (по теме №3). Команды поразрядной обработки данных.

Контрольные мероприятия
Текущий контроль:
Тест
Промежуточный контроль:
Отчет по лабораторным работам
Итоговый контроль
Экзамен

Глоссарий
Глоссарий – обеспечивает толкование и определение основных понятий, необходимых для адекватного осмысления материала.
Например:
Алгоритм – набор предписаний, однозначно определяющих содержание и последовательность выполнения операций для систематического решения определенной задачи ;
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – устройство, преобразующее непрерывный (аналоговый) сигнал в дискретные цифровые величины ;
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - функциональная часть процессора, выполняющая арифметические и логические действия над данными .

Список литературы
Основная
Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем. Учебник для вузов. – СПб:Питер, 2004.
Корсунов Н.И., Розанов М.С. Организация электронных вычислительных машин. Учебное пособие. – Издание БГТУ им. В.Г.Шухова, 2006 .
Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – СПб.: Питер, 2000 .
Сомонина А.И., Улахович Д.А., Яковлев Л.А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. Учебное пособие. – СПб:БХВ - Петербург, 2002 .
Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. СПб.:БХВ – Санкт-Петербург, 2003 .

Список литературы
Дополнительная
Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. М.:НОЛИДЖ, 1998 .
Юров В.И. Assembler: учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2004 .

Самостоятельная работа
Темы рефератов
Архитектура RISC-процессоров.
Архитектура CISC-процессоров.
Защищенный режим процессоров Intel x86.
Арифметический сопроцессор.
Оборудование локальных вычислительных сетей.
Базовая система ввода-вывода (BIOS).
Последовательные и параллельные интерфейсы.
Архитектура графического ускорителя.
Параллельные вычислительные системы.
Архитектура суперкомпьютеров.

Сведения об авторе
ФИО: Корсунов Николай Иванович
Место работы: Белгородский государственный университет
Ученая степень: доктор технических наук
Ученое звание: профессор
Должность: профессор
Кафедра: телекоммуникаций
Контактная информация:
Адрес г. Белгород, ул. Победы, 85
Рабочий телефон 30-13-54
E-mail
[email protected]