Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Informatyki - Informatyka (N1)

Sylabus przedmiotu Architektura systemów komputerowych:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Informatyka
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Architektura systemów komputerowych
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji
Nauczyciel odpowiedzialny Mirosław Łazoryszczak <Miroslaw.Lazoryszczak@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Magdalena Szaber-Cybularczyk <Magdalena.Szaber@zut.edu.pl>, Mirosław Łazoryszczak <Miroslaw.Lazoryszczak@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW4 26 1,70,62egzamin
laboratoriaL4 24 2,30,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Student ma podstawową wiedzę w zakresie programowania w C++.
W-2Student ma podstawową wiedzę w zakresie układów cyfrowych.
W-3Student ma podstawową wiedzę w zakresie budowy i rodzajów pamięci komputerowych.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Wiedza o podstawowych architekturach komputerów oraz zarysie historii prac nad tymi architekturami.
C-2Znajomość warunków koniecznych do pracy systemu komputerowego w sytsemach jedno- i wieloprocesorowych.
C-3Umiejętność czytania schematów blokowych architektur procesorów.
C-4Umiejetność pisania podstawowych kodów niskopoziomowych w języku assembler. Znajomość podstawowych zagadnień konstrukcji kodu maszynowego. Umiejetność łączenia kodu niskopoziomowego i wysokopoziomowego w jednej aplikacji.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Budowa płyty głównej typowego komputera. Rozkład układów scalonych na typowej płycie głównej.2
T-L-2Samodzielne złożenie podstawowego systemu komputerowego.2
T-L-3Program samostartujący z dysku USB z wykorzystaniem asemblera x86 oraz przerwań.2
T-L-4WIN32ASM - assembler dla systemu Windows. Przekazywanie parametrów do funkcji przez stos, zmienne lokalne, organizacja pamięci aplikacji oraz koncepcja kolejki komunikatów.2
T-L-5Integracja języka assembler i C++. Wstawki asemblerowe w Visual Studio oraz ich uruchamianie i integrowanie z resztą kodu.2
T-L-6Obsługa portu COM (RS232) w wersji podstawowej, konfigurowanie portu, wysyłanie znaków, sprawdzanie liczby znaków oczekujących w buforze, obieranie znaków z bufora.2
T-L-7Sterowanie robotem przez moduł radiowy z interfejsem USB widzianym jako port COM, wprowadzenie obsługi joysticka w systemie Windows.2
T-L-8Obsługa kamery w systemie Windows z wykorzystaniem interfejsu VfW.2
T-L-9Obsługa karty muzycznej i generowanie dźwięku w systemie Windows.2
T-L-10Obsługa sygnału z mikrofonu w systemie Windows z wykorzystaniem karty dźwiękowej.2
T-L-11ARM9 z systemem Windows CE z wykorzystaniem zdarzenia dotyku maty dotykowej na ekranie, układu czasowego oraz metod rysowania na ekranie.2
T-L-12Zaliczenie zajęc laboratoryjnych2
24
wykłady
T-W-1Podstawowe pojęcia z zakresu architektury i organizacji systemów komputerowych. Stan obecny i historia rozwoju komputerów.2
T-W-2Działanie komputera. Magistrale wewnętrzne.2
T-W-3Jednostka arytmetyczno-logiczna. Arytmetyka, lista rozkazów, tryby adresowania.2
T-W-4Procesor x86. Przykłady programowania w asemblerze.2
T-W-5Hierarchia pamięci. Pamięć podręczna, sposoby odwzorowania pamięci głównej.2
T-W-6Pamięć wewnętrzna, mechanizmy korekcji błędów, zarządzanie pamięcią.2
T-W-7Pamięć zewnętrzna.2
T-W-8Sposoby obsługi urządzeń wejścia/wyjścia.2
T-W-9Mechanizmy wspierania systemów operacyjnych za pomocą rozwiązań sprzętowych.2
T-W-10Komputery o zredukowanej liście rozkazów - przesłanki rozwoju, cechy, przykłady.2
T-W-11Równoległość na poziomie instrukcji – przetwarzanie superskalarne.2
T-W-12Przetwarzanie równoległe (SMP, klastry, NUMA, obliczenia wektorowe).2
T-W-13Przegląd pozostałych współczesnych rozwiązań (architektury mobilne, GPU, systemy rekonfigurowalne).2
26

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach24
A-L-2Przygotowanie do zajęć20
A-L-3Przygotowanie sprawozdań z laboratoriów22
A-L-4Udział w konsultacjach2
68
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach26
A-W-2Przygotowanie do egzaminu22
A-W-3Udział w konsultacjach2
A-W-4Uczestnictwo w egzaminie.2
52

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Sprawdziany wstępne przed wybranymi ćwiczeniami laboratoryjnymi.
S-2Ocena podsumowująca: Ocena sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny z elementami problemowymi.
S-4Ocena podsumowująca: Egzamin ustny.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_C/12_W01
Student zna podstawowe architektury i organizacje komputerowe (w tym wybrane architektury mobilne) w ujęciu historycznym oraz współczesnym oraz zna podstawy warstwy fizycznej systemu komputerowego w kontekście środowiska procesora.
I_1A_W10, I_1A_W03, I_1A_W21C-2, C-1T-W-5, T-W-4, T-W-2, T-W-1, T-W-8, T-W-12, T-W-3, T-W-6, T-W-7, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-13, T-L-1M-1, M-2S-4, S-1, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
I_1A_C/12_U01
Student umie programować aplikacje wykorzystujace podstawowe urzadzenia i sterowniki sprzetowe oraz potrafi konfigurować systemy komputerowe w celu zapewnienia wymaganej efektywności.
I_1A_U06, I_1A_U04, I_1A_U18C-3, C-4T-L-11, T-L-5, T-L-9, T-L-10, T-L-7, T-L-8, T-L-6, T-L-4, T-L-3, T-L-2M-3S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_C/12_W01
Student zna podstawowe architektury i organizacje komputerowe (w tym wybrane architektury mobilne) w ujęciu historycznym oraz współczesnym oraz zna podstawy warstwy fizycznej systemu komputerowego w kontekście środowiska procesora.
2,0Nie spełnia minimalnych wymagań na ocene pozytywną.
3,0Opisuje podstawowe architektury komputerów oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora. Zna podstawy asemblera.
3,5Opisuje i rozumie działanie podstawowych architektur komputerowych oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora dostrzegając wpływ poszczególnych składowych na wydajność systemu. Zna podstawy asemblera.
4,0Opisuje i rozumie działanie podstawowych architektur komputerowych oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora rozumiejąc wpływ poszczególnych składowych na wydajność systemu. Zna asembler w omawianym zakresie.
4,5Jak na ocenę 4,0 oraz jest w stanie samodzielnie analizować działanie znanych systemów komputerowych.
5,0Jak na ocenę 4,5 oraz w stanie samodzielnie analizować działanie i wyciągać wnioski w zakresie dowolnych systemów komputerowych.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
I_1A_C/12_U01
Student umie programować aplikacje wykorzystujace podstawowe urzadzenia i sterowniki sprzetowe oraz potrafi konfigurować systemy komputerowe w celu zapewnienia wymaganej efektywności.
2,0Nie spełnia minimalnych wymagań na ocene pozytywną.
3,0Potrafi w stopniu podstawowym wykonać elementarne zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
3,5Potrafi samodzielnie wykonać elementarne zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
4,0Potrafi samodzielnie wykonać zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych zapewniając ich współdziałanie z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
4,5Jak na ocenę 4,0 oraz potrafi wykazać inicjatywę w zakresie sposobu rozwiązania postawionych problemów.
5,0Jak na ocenę 4,5 oraz dodatkowo potrafi wskazać i przeanalizować rozwiązania alternatywne.

Literatura podstawowa

  1. Stallings W., Organizacja i architektura systemu komputerowego. Projektowanie systemu a jego wydajność., WNT, Warszawa, 2004, 3
  2. Nisan N., Schocken S., Elementy systemów komputerowych. Budowa nowoczesnego komputera od podstaw, WNT, Warszawa, 2008, 1

Literatura dodatkowa

  1. Hennessy J. L., Patterson D. A., Computer Architecture. A Quantitative Approach, Elsevier, Morgan Kaufmann, 2007, 4
  2. Patterson D. A., Hennessy J. L., Computer Organization and Design. The hardware/software interface, Elsevier, Morgan Kaufmann, 2009, 4
  3. Kirk D. B., Hwu W. W., Programmin Massively Parallel Processors. A Hnds-on Approach, Elsevier, Morgan Kaufmann, 2010
  4. Ceruzzi P. E., A History of Modern Computing, MIT Press, 2003

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Budowa płyty głównej typowego komputera. Rozkład układów scalonych na typowej płycie głównej.2
T-L-2Samodzielne złożenie podstawowego systemu komputerowego.2
T-L-3Program samostartujący z dysku USB z wykorzystaniem asemblera x86 oraz przerwań.2
T-L-4WIN32ASM - assembler dla systemu Windows. Przekazywanie parametrów do funkcji przez stos, zmienne lokalne, organizacja pamięci aplikacji oraz koncepcja kolejki komunikatów.2
T-L-5Integracja języka assembler i C++. Wstawki asemblerowe w Visual Studio oraz ich uruchamianie i integrowanie z resztą kodu.2
T-L-6Obsługa portu COM (RS232) w wersji podstawowej, konfigurowanie portu, wysyłanie znaków, sprawdzanie liczby znaków oczekujących w buforze, obieranie znaków z bufora.2
T-L-7Sterowanie robotem przez moduł radiowy z interfejsem USB widzianym jako port COM, wprowadzenie obsługi joysticka w systemie Windows.2
T-L-8Obsługa kamery w systemie Windows z wykorzystaniem interfejsu VfW.2
T-L-9Obsługa karty muzycznej i generowanie dźwięku w systemie Windows.2
T-L-10Obsługa sygnału z mikrofonu w systemie Windows z wykorzystaniem karty dźwiękowej.2
T-L-11ARM9 z systemem Windows CE z wykorzystaniem zdarzenia dotyku maty dotykowej na ekranie, układu czasowego oraz metod rysowania na ekranie.2
T-L-12Zaliczenie zajęc laboratoryjnych2
24

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Podstawowe pojęcia z zakresu architektury i organizacji systemów komputerowych. Stan obecny i historia rozwoju komputerów.2
T-W-2Działanie komputera. Magistrale wewnętrzne.2
T-W-3Jednostka arytmetyczno-logiczna. Arytmetyka, lista rozkazów, tryby adresowania.2
T-W-4Procesor x86. Przykłady programowania w asemblerze.2
T-W-5Hierarchia pamięci. Pamięć podręczna, sposoby odwzorowania pamięci głównej.2
T-W-6Pamięć wewnętrzna, mechanizmy korekcji błędów, zarządzanie pamięcią.2
T-W-7Pamięć zewnętrzna.2
T-W-8Sposoby obsługi urządzeń wejścia/wyjścia.2
T-W-9Mechanizmy wspierania systemów operacyjnych za pomocą rozwiązań sprzętowych.2
T-W-10Komputery o zredukowanej liście rozkazów - przesłanki rozwoju, cechy, przykłady.2
T-W-11Równoległość na poziomie instrukcji – przetwarzanie superskalarne.2
T-W-12Przetwarzanie równoległe (SMP, klastry, NUMA, obliczenia wektorowe).2
T-W-13Przegląd pozostałych współczesnych rozwiązań (architektury mobilne, GPU, systemy rekonfigurowalne).2
26

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach24
A-L-2Przygotowanie do zajęć20
A-L-3Przygotowanie sprawozdań z laboratoriów22
A-L-4Udział w konsultacjach2
68
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach26
A-W-2Przygotowanie do egzaminu22
A-W-3Udział w konsultacjach2
A-W-4Uczestnictwo w egzaminie.2
52
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_C/12_W01Student zna podstawowe architektury i organizacje komputerowe (w tym wybrane architektury mobilne) w ujęciu historycznym oraz współczesnym oraz zna podstawy warstwy fizycznej systemu komputerowego w kontekście środowiska procesora.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_W10zna podstawowe architektury systemów komputerowych, w tym systemów wbudowanych
I_1A_W03zna podstawy elektroniki, techniki analogowej i cyfrowej, ze szczególnym uwzględnieniem ich stosowanych aspektów, niezbędne do opisu i analizy działania systemów elektronicznych, w tym systemów zawierających układy programowalne
I_1A_W21ma wiedzę w zakresie technologii mobilnych
Cel przedmiotuC-2Znajomość warunków koniecznych do pracy systemu komputerowego w sytsemach jedno- i wieloprocesorowych.
C-1Wiedza o podstawowych architekturach komputerów oraz zarysie historii prac nad tymi architekturami.
Treści programoweT-W-5Hierarchia pamięci. Pamięć podręczna, sposoby odwzorowania pamięci głównej.
T-W-4Procesor x86. Przykłady programowania w asemblerze.
T-W-2Działanie komputera. Magistrale wewnętrzne.
T-W-1Podstawowe pojęcia z zakresu architektury i organizacji systemów komputerowych. Stan obecny i historia rozwoju komputerów.
T-W-8Sposoby obsługi urządzeń wejścia/wyjścia.
T-W-12Przetwarzanie równoległe (SMP, klastry, NUMA, obliczenia wektorowe).
T-W-3Jednostka arytmetyczno-logiczna. Arytmetyka, lista rozkazów, tryby adresowania.
T-W-6Pamięć wewnętrzna, mechanizmy korekcji błędów, zarządzanie pamięcią.
T-W-7Pamięć zewnętrzna.
T-W-9Mechanizmy wspierania systemów operacyjnych za pomocą rozwiązań sprzętowych.
T-W-10Komputery o zredukowanej liście rozkazów - przesłanki rozwoju, cechy, przykłady.
T-W-11Równoległość na poziomie instrukcji – przetwarzanie superskalarne.
T-W-13Przegląd pozostałych współczesnych rozwiązań (architektury mobilne, GPU, systemy rekonfigurowalne).
T-L-1Budowa płyty głównej typowego komputera. Rozkład układów scalonych na typowej płycie głównej.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
Sposób ocenyS-4Ocena podsumowująca: Egzamin ustny.
S-1Ocena formująca: Sprawdziany wstępne przed wybranymi ćwiczeniami laboratoryjnymi.
S-3Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny z elementami problemowymi.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Nie spełnia minimalnych wymagań na ocene pozytywną.
3,0Opisuje podstawowe architektury komputerów oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora. Zna podstawy asemblera.
3,5Opisuje i rozumie działanie podstawowych architektur komputerowych oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora dostrzegając wpływ poszczególnych składowych na wydajność systemu. Zna podstawy asemblera.
4,0Opisuje i rozumie działanie podstawowych architektur komputerowych oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora rozumiejąc wpływ poszczególnych składowych na wydajność systemu. Zna asembler w omawianym zakresie.
4,5Jak na ocenę 4,0 oraz jest w stanie samodzielnie analizować działanie znanych systemów komputerowych.
5,0Jak na ocenę 4,5 oraz w stanie samodzielnie analizować działanie i wyciągać wnioski w zakresie dowolnych systemów komputerowych.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaI_1A_C/12_U01Student umie programować aplikacje wykorzystujace podstawowe urzadzenia i sterowniki sprzetowe oraz potrafi konfigurować systemy komputerowe w celu zapewnienia wymaganej efektywności.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówI_1A_U06umie na poziomie podstawowym konfigurować systemy komputerowe
I_1A_U04ma podstawowe umiejętności w zakresie programowania i podnoszenia niezawodności systemów wbudowanych
I_1A_U18umie opisywać i analizować działanie prostych systemów elektronicznych, w tym systemów zawierających układy programowalne
Cel przedmiotuC-3Umiejętność czytania schematów blokowych architektur procesorów.
C-4Umiejetność pisania podstawowych kodów niskopoziomowych w języku assembler. Znajomość podstawowych zagadnień konstrukcji kodu maszynowego. Umiejetność łączenia kodu niskopoziomowego i wysokopoziomowego w jednej aplikacji.
Treści programoweT-L-11ARM9 z systemem Windows CE z wykorzystaniem zdarzenia dotyku maty dotykowej na ekranie, układu czasowego oraz metod rysowania na ekranie.
T-L-5Integracja języka assembler i C++. Wstawki asemblerowe w Visual Studio oraz ich uruchamianie i integrowanie z resztą kodu.
T-L-9Obsługa karty muzycznej i generowanie dźwięku w systemie Windows.
T-L-10Obsługa sygnału z mikrofonu w systemie Windows z wykorzystaniem karty dźwiękowej.
T-L-7Sterowanie robotem przez moduł radiowy z interfejsem USB widzianym jako port COM, wprowadzenie obsługi joysticka w systemie Windows.
T-L-8Obsługa kamery w systemie Windows z wykorzystaniem interfejsu VfW.
T-L-6Obsługa portu COM (RS232) w wersji podstawowej, konfigurowanie portu, wysyłanie znaków, sprawdzanie liczby znaków oczekujących w buforze, obieranie znaków z bufora.
T-L-4WIN32ASM - assembler dla systemu Windows. Przekazywanie parametrów do funkcji przez stos, zmienne lokalne, organizacja pamięci aplikacji oraz koncepcja kolejki komunikatów.
T-L-3Program samostartujący z dysku USB z wykorzystaniem asemblera x86 oraz przerwań.
T-L-2Samodzielne złożenie podstawowego systemu komputerowego.
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Ocena sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Nie spełnia minimalnych wymagań na ocene pozytywną.
3,0Potrafi w stopniu podstawowym wykonać elementarne zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
3,5Potrafi samodzielnie wykonać elementarne zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
4,0Potrafi samodzielnie wykonać zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych zapewniając ich współdziałanie z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
4,5Jak na ocenę 4,0 oraz potrafi wykazać inicjatywę w zakresie sposobu rozwiązania postawionych problemów.
5,0Jak na ocenę 4,5 oraz dodatkowo potrafi wskazać i przeanalizować rozwiązania alternatywne.