Дистанційний курс з навчальної дисципліни  «Архітектура комп’ютерів»

Тривалість курсу – 16 тижднів.

Цільова група: студенти 2 курсу дистанційно-заочної форми навчання всіх спеціальностей напрямку «Комп’ютерна інженерія» ”.

 Дисципліна «Архітектура комп’ютерів» є однією з нормативних дисциплін для бакалавра напряму 6.0915 «Комп’ютерна інженерія» та спеціальностей 7.091501 «Комп’ютерні системи та мережі», 7.091502 «Системне програмування» і 7.091503 «Спеціалізовані комп’ютерні системи».

Дисципліна базується на вивченні дисциплін «Основи комп’ютерної техніки», «Комп'ютерна електроніка». Дисципліна забезпечує теоретичну та практичну підготовку для вивченя таких дисциплін як «Комп'ютерна системотехніка», «Мікропроцесорні системи», «Периферійні пристрої», «Комп'ютерні мережі», «Проектування мікроконтролерних пристроїв», «Тестування комп’ютерних засобів» та інших спеціальних дисциплін, а також для виконання розрахункових робіт, курсового, бакалаврського та дипломного проектування.

Предметом дисципліни «Архітектура комп’ютерів» є вивчення архітектури  обчислювальних систем, ПЕОМ, призначення та принципів дії основних модулів, їх взаємозв`язок і управління на рівні прямого програмування контролерів.

Дисципліна має метою:

- одержання студентами знань про організацію різних типів архітектур, взаємозв`зок та управління модулів;

- одержання студентами знань про архітектуру ПЕОМ, функціональні можливості модулів ПЕОМ та управління модулями на низькому рівні (рівні портів);

- одержання студентами практичних навиків використання особливостей архітектури при створенні ефективного програмного забезпечення.

Дисципліна вивчає наступні теми. Загальне поняття архітектури. Основні типи архітектури радіальна, магістральна та їх реалізація в різних типах комп’ютерів. Архітектура мейнфреймів та персональних комп’ютерів. Загальна організація комп`ютера типу IBM/PC. Архітектура системної шини, обладнання системної шини. Стандарти ISA, EISA, VESA, PCI. Архітектура мікропроцесорного ядра. Програмна модель мікропроцесорів в реальному та захищеному режимах. Керування пам’яттю. Віртуальна пам’ять. Сегментація. Організація сторінок, блок підкачки сторінок. Буфер TLB. Організація захисту. Рівні захисту. Переключення задач. Розвиток архітектури процесорів від 80*86 до Pentium IV. Управління кеш-пам'ятю. Архітектура та управління співпроцесором (FPU). Системна пам'ять ПК. Ієрархічний принцип побудови пам'яті (регістрова, кеш, ОЗП, ПЗП, ЗЗП). Фізична організація банків в ОЗП, режими, розслоєння, сторінковий режим, регенерація. Логічна організація пам'яті, адресний простір (ОЗП, ПЗП, відеопам'ять, порти введення/виведення), організація розширеної Extended, додаткової Expanded пам`яті, нарощена пам`ять захищеного режиму. Архітектура модулів системного блоку(CMOS пам’ять, контролери прямого доступу до пам’яті DMA, переривань PIC, клавіатури, системний таймер). Архітектура дискових накопичувачів Логічна структура дисків. Архітектура та управління контролерів гнучких та жорстких дисків. Архітектура відеосистеми ПК. Контролери відеотерміналів та організація відеопам'яті в текстових та графічних режимах. Організація введення/виведення. Архітектура послідовного COM, LPT-портів, інтерфейсів USB та SCSI.

             Що студент повинен знати, вміти і з чим бути ознайомленим в результаті вивчення дисципліни.

В наслідок вивчення дисципліни студент повинен

ЗНАТИ:

 - основні типи архітектур різних класів комп`ютерів і обчислювальних систем (понятійно- аналітичний);

 - архітектуру персрнальних комп`ютерів, принципи функціювання основних модулів та управління вказаними модулями на низькому рівні (рівень портів, команд контролерів) (понятійно- аналітичний).

ВМІТИ:

 - використувати особливості архітектури при розробці ефективного проблемного та системного програмного забезпечення на високому та низькому рівні (предметно-розумове);

 - при необхідності розробляти та використовувати свою бібліотеку утіліт, які повністю використовують можливості архітектури та окремих модулів комп`ютера для систем, які розроблюються (предметно-розумове).

БУТИ ОЗНАЙОМЛЕНИМ:

- з напрямками розвитку топологій, архітектури майбутніх комп’ютерів;

- з напрямками розвитку технологій обробки даних в комп’ютерах.

             Організаційно-методичні вказівки щодо організації і методики проведення навчальних занять, організації і виконання індивідуальних завдань.

Закріплення теоретичного матеріала дисципліни передбачає проведення лабораторних робіт, за допомогою яких концентрується увага на розв’язанні практичних завдань побудови програмних засобів управління окремими модулями комп`ютера.