Аппаратные средства вычислительной техники

Специалитет 2021/2022

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Статус: Курс обязательный (Компьютерная безопасность)

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Туманов Михаил Петрович

Специальность: 10.05.01. Компьютерная безопасность

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 56

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс направлен на приобретение знаний, умений и практических навыков в области архитектуры современных средств. Особое внимание уделяется системному, функциональному, структурному подходам, позволяющим рассматривать разнородные вычислительные средства единообразно. Основные положения дисциплины предназначены для использования при дальнейшем изучении программирования и проектирования вычислительных систем, выполнении проектных работ, междисциплинарной курсовой работы и при подготовке выпускной квалификационной работы. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов на семинаре и экзамена.

Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Аппаратные средства вычислительной техники» является изучение особенностей построения аппаратного обеспечения современных электронно-вычислительных средств.

Планируемые результаты обучения

Владеть: алгоритмом передачи данных по последовательному каналу и методами широкополосной передачи (расширение спектра). Передачей данных через системную шину компьютера.
Владеть: информацией о реализации виртуализации в типовых операционных системах
Владеть: информацией о реализации драйверов в типовых операционных системах.
Владеть: методикой представления ВТ в виде типовых блоков, устройств и алгоритмов.
Владеть: оценкой объёма и быстродействия памяти современной ВТ.
Владеть: принципами программирования прерываний.
Владеть: схемотехникой персонального компьютера на уровне структурных схем.
Владеть: схемотехникой типовых логических элементов.
Знать: историю развития вычислительной техники.
Знать: классификация современных интерфейсов. Последовательные каналы связи. Радиоинтерфейсы. Системные интерфейсы.
Знать: классы памяти и общая организация памяти вычислительной системы. Дисковая подсистема. Общая организация ПО.
Знать: организацию системы прерываний. Отличие прерываний от исключений. Функции обработчиков прерываний.
Знать: основные принципы построения ЭВМ.
Знать: основные черты архитектуры персонального компьютера, перечень основных устройств, их наличие на материнской плате, видеоподсистема.
Знать: принципы доступа к аппаратным устройствам в защищённом режиме через драйвер и непосредственно. Общая структура драйвера, как части ОС. Методы создания и загрузки.
Знать: режимы работы процессора, в том числе, в защищённом режиме. Виртуализация. Управление памятью, задачами.
Знать: типовые логические элементы, регистры, счётчики, сумматоры и т.п. Современные технологии логических элементов и их энергопотребление.
Уметь: анализировать и синтезировать простейшие логические схемы, включая сумматор на базе типовых логических элементов.
Уметь: выделять периоды развития зарубежной и отечественной ВТ.
Уметь: объяснять необходимость каждого из типовых устройств и их принципы функционирования.
Уметь: распознавать современные интерфейсы и принципы передачи данных, включая физические, и методы защиты данных.
Уметь: формулировать основные принципы устройства и функционирования памяти различных видов.
Уметь: формулировать отличие в принципах построения ЭВМ, преимущества и недостатки различных вариантов.
Уметь: формулировать принципы работы аппаратуры в защищённом режиме, принципы защиты и разграничения доступа. Формулировать способы виртуазизации аппаратуры и памяти.
Уметь: формулировать принципы работы защищённого режима, принципы виртуализации. Формулировать принципы диспетчеризации и управления памятью в защищённом режиме.
Уметь: формулировать принципы работы системы прерываний и объяснять необходимость их использования в конкретных архитектурах.

Содержание учебной дисциплины

Введение
Интерфейсы связи. Передача цифровых данных по каналам. Помехоустойчивое кодирование.
Принципы построения ЭВМ.
Современные методы организации цифровой беспроводной связи.
Архитектура персонального компьютера
Защищённый режим. Слои программного обеспечения.
Современная элементная база. Базовые элементы.
Многозадачность, диспетчер памяти, диспетчер задач.
Импульсные источники электропитания
Драйверы устройств. Архитектура драйвера и особенности программирования.
Организация памяти вычислительных систем. Начальная загрузка. Последовательность загрузки ПО.
Система прерываний. Исключения.

Элементы контроля

Активность на семинарах
Итоговый экзамен
Домашнее задание (реферат)
Работа на семинарах
Итоговый экзамен
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi (http://meet.miem.hse.ru/). К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию ответов, высланному преподавателем на корпоративные почты студентов накануне экзамена. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.
Домашнее задание (реферат)

Промежуточная аттестация

2020/2021 учебный год 4 модуль
0.25 * Работа на семинарах + 0.4 * Итоговый экзамен + 0.35 * Домашнее задание (реферат)
2021/2022 учебный год 2 модуль
0.35 * Домашнее задание (реферат) + 0.4 * Итоговый экзамен + 0.25 * Активность на семинарах

Список литературы

Авторы

Туманов Михаил Петрович

Программа дисциплины