Architektura systemów komputerowych 400-IS1-1ARS

PROFIL STUDIÓW: praktyczny
FORMA STUDIÓW: stacjonarne
RODZAJ PRZEDMIOTU: obowiązkowy
DZIEDZINA: Nauki ścisłe i przyrodnicze
DYSCYPLINA: Informatyka
ROK STUDIÓW/ SEMESTR: 1 rok / 1 semestr
WYMAGANIA WSTĘPNE: znajomość zagadnień z zakresu szkoły średniej, podstawy obsługi i budowy komputerów
LICZBA GODZIN ZAJĘĆ DYDAKTYCZNYCH: Wykład: 15; Laboratorium: 15
METODY DYDAKTYCZNE: Wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych oraz angażowanie studentów do aktywnego udziału w dyskusji podczas wykładu i zadawania pytań.
Laboratorium - indywidualne lub grupowe zadania praktyczne, studium przypadku, symulacja komputerowa układów logicznych. Konsultacje.
PUNKTY ECTS: 3
BILANS NAKŁADU PRACY STUDENTA:
Wskaźniki ilościowe:
Nakład pracy studenta związany z zajęciami:
wymagającymi bezpośredniego nakładu nauczyciela: liczba godzin 37 (ECTS 1,3)
o charakterze praktycznym – liczba godzin 50 (ECTS 2 )
Szczegółowy bilans nakładu pracy studenta:
Udział w zajęciach:
- wykład 15h
- laboratorium 15h
Przygotowanie do zajęć:
- wykład 5h
- laboratorium 10h
Zapoznanie z literaturą: 10h
Sprawozdania, raporty z zajęć, prace domowe: 15h
Przygotowanie do kolokwium: 5h
Przygotowanie do egzaminu: 5h
Czas trwania egzaminu: 2h
Udział w konsultacjach: 5 h

W cyklu 2022:

Wykłady:
1. Wprowadzenie do przedmiotu. Określenie zasad zaliczenia przedmiotu. Reprezentacja informacji w komputerze.
2. Wprowadzenie do arytmetyki komputerów. Dane numeryczne Kody (NKB, U2, BCD).
3. Algebra Boole’a. Funkcje logiczne i sposoby ich przedstawiania.
4. Minimalizacja funkcji logicznych. Tablice Karnaugha.
5. Sekwencyjne układy przełączające.
6. Podzespoły komputerów – rejestry, konwertery kodu.
7. Architektura klasycznych komputerów - ogólny obraz działania komputera i jego połączeń wewnętrznych Klasyczny model von Neumanna.
8. Budowa systemu komputerowego – magistrale systemowe. Schemat funkcjonalny komputera.
9. Budowa, działanie i organizacja procesora -struktura wewnętrzna procesora.
10. Tryby adresowania procesora, rozkazy arytmetyczno-logiczne.
11. Architektury CISC, RISC.
12. Pamięci wewnętrzne RAM, ROM.
13. Pamięć zewnętrzna – fizyczne sposoby przechowywania bitu (bajtu).
14. Urządzenia wejścia-wyjścia. Komunikacja procesora z pamięcią i układami wejścia/wyjścia.
15. Wspieranie systemu operacyjnego.

Laboratorium:
1. Wprowadzenie do przedmiotu. Określenie zasad zaliczenia przedmiotu.
Konwersja systemów liczbowych: dwójkowy, ósemkowy, dziesiętny, szesnastkowy. Liczby całkowite i ułamkowe stało- i zmiennoprzecinkowe.
2. Dodawanie / odejmowanie liczb w systemie dwójkowym w kodzie NKB oraz U2. Mnożenie liczb w systemie dwójkowym w kodzie NKB oraz U2.
3. Upraszczanie funkcji logicznych z pomocą twierdzeń algebry Boole’a - ćwiczenia praktyczne. Sposoby przedstawiania funkcji logicznych, bramki logiczne.
4. Minimalizacja funkcji logicznych za pomocą tablic Karnaugha. oraz ich realizacja w oparciu o układy logiczne. Zapoznanie się z programem Digital Works.
5. Modelowanie podstawowych bramek logicznych. Tablice prawdy. Wykresy czasowe. Realizacja układowa półsumatora, sumatora i subtraktora (wielobitowego) programem Digital Works w oparciu o makra.
6. Kodery, dekodery, komparatory – realizacja praktyczna i symulacja działania. Przykłady realizacji konwerterów kodów (np. NKB w Graya itp.) – sposoby realizacji praktycznej w programie Digital Works.
7. Analiza sekwencyjnych układów przełączających (układy z pamięcią).. Analiza rejestrów i ich realizacja układowa.
8. Przykłady rozwiązań technicznych liczników.
9. Zaliczenie laboratorium.

Założenia (opisowo)

Koordynatorzy przedmiotu

Wiesław Półjanowicz

Rodzaj przedmiotu

Tryb prowadzenia przedmiotu

Ogólnie:

zdalnie
w sali

W cyklu 2022:

w sali
zdalnie

Efekty kształcenia

Wiedza:
1. Zna i rozumie podstawy działania i budowy systemu komputerowego, ma znajomość systemów liczbowych w podstawowych działaniach arytmetycznych, zna zasady minimalizacji funkcji logicznych - KP6_WG8
2. Zna i rozumie funkcjonowanie układów elektronicznych i cyfrowych, elementów półprzewodnikowych, zna podstawowe układy kombinacyjne i sekwencyjne i ich działanie. Zna podstawowe metody techniki i elementy architektury systemów. Zna zasady kolekcjonowania i przechowywania danych. - KP6_WG8,
3. Rozumie funkcjonowanie bazowych układów elektronicznych i cyfrowych, podstawowych elementów półprzewodnikowych w systemach komputerowych. - KP6_WG8
4. Zna klasyfikacje, podziały, ograniczenia i trendy rozwojowe w organizacji i budowie systemów komputerowych. Zna podstawowe zasady działania systemów operacyjnych. - KP6_WG8
Umiejętności:
5. W oparciu o szeroką wiedzę na temat architektury systemów komputerowych potrafi dobrać parametry i platformę dla systemu komputerowego do osiągnięcia określonego celu . - KP6_UW9
6. Potrafi wykonywać podstawowe działania arytmetyczne i logiczne - KP6_UW9
7. Potrafi transformować problemy wyrażone w języku naturalnym na proste układy kombinacyjne symulujące bazowe elementy komputerowe. Potrafi minimalizować funkcje logiczne i wykonywać ich realizację układową - KP6_UW9
8. Potrafi syntezować i analizować proste układy cyfrowe kombinacyjne i sekwencyjne - KP6_UW9
Kompetencje społeczne:
9. Potrafi współpracować w grupie, Starannie określa priorytety i kolejność swoich działań - KP6_KK1
10. Posiada głębszą wiedzę o zasadach działania komputera i potrafi się ją dzielić z innymi członkami społeczeństwa - KP6_KK1

Kryteria oceniania

Weryfikacja:
Egzamin pisemny w formie testu (pytania otwarte i zamknięte).

Weryfikacja:
Zaliczenie laboratorium: prace domowe, rozwiązywanie zadań praktycznych w programach- symulatorach układów logicznych (cyfrowych), zaliczenie kolokwium końcowego z oceną.

Literatura

Podstawowa:
1. W. Stallings, z ang. przeł. Jacek B. Szporko, Organizacja i architektura systemu komputerowego: projektowanie systemu a jego wydajność. Wydanie trzecie zmienione i rozszerzone, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2004.
2. David Tarnoff, Computer Organization and Design Fundamentals. Lulu.com 2005, w języku angielskim
3. Skorupski A., Podstawy budowy i działania komputerów, WKŁ, 2004.
4. B.S. Chalk, Organizacja i architektura komputerów. WNT, 1998
5. B. Pochopień, Arytmetyka w systemach cyfrowych. Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa 2004.
6. Vytautas Urbanavičius, Kompiuteriai ir jų architektūra, Technika 2007, w języku litweskim
7. Kirvaitis Raimundas, Loginės schemos, Mokslas ir studijos, Enciklopedija 1999, w języku litewskim
Uzupełniająca:
8. W. Głocki, Układy cyfrowe, Wydawnictwa WSIP, Warszawa 2010.
9. W. Komorowski, Krótki kurs architektury i organizacji komputerów. Warszawa 2004.
10. Metzger P., Anatomia PC. Architektura komputerów zgodnych z IBM PC. Kompeendium. Wiedza o architekturze komputerów PC w pigułce, Helion, 2008
11. W. Stallings, Computer organization & architecture, dodatkowe informacje w języku angielskim [2010 11 05]: http://williamstallings.com/COA/COA8e.html

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 400-IS1-1ARS w USOSweb