ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2017/2018 / Wydział Informatyki / Informatyka (N1) / Sylabus przedmiotu

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 dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
wykłady	W	4	26	1,7	0,62	egzamin
laboratoria	L	4	24	2,3	0,38	zaliczenie

Wymagania wstępne

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

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Wiedza o podstawowych architekturach komputerów oraz zarysie historii prac nad tymi architekturami.
C-2	Znajomość warunków koniecznych do pracy systemu komputerowego w sytsemach jedno- i wieloprocesorowych.
C-3	Umiejętność czytania schematów blokowych architektur procesorów.
C-4	Umiejetność 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

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

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
laboratoria
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach	24
A-L-2	Przygotowanie do zajęć	20
A-L-3	Przygotowanie sprawozdań z laboratoriów	22
A-L-4	Udział w konsultacjach	2
		68
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	26
A-W-2	Przygotowanie do egzaminu	22
A-W-3	Udział w konsultacjach	2
A-W-4	Uczestnictwo w egzaminie.	2
		52

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

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

Sposoby oceny

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

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób 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_W21	—	—	C-2, C-1	T-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-1	M-1, M-2	S-4, S-1, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób 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_U18	—	—	C-3, C-4	T-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-2	M-3	S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium 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.	2,0	Nie spełnia minimalnych wymagań na ocene pozytywną.
	3,0	Opisuje podstawowe architektury komputerów oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora. Zna podstawy asemblera.
	3,5	Opisuje i rozumie działanie podstawowych architektur komputerowych oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora dostrzegając wpływ poszczególnych składowych na wydajność systemu. Zna podstawy asemblera.
	4,0	Opisuje i rozumie działanie podstawowych architektur komputerowych oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora rozumiejąc wpływ poszczególnych składowych na wydajność systemu. Zna asembler w omawianym zakresie.
	4,5	Jak na ocenę 4,0 oraz jest w stanie samodzielnie analizować działanie znanych systemów komputerowych.
	5,0	Jak na ocenę 4,5 oraz w stanie samodzielnie analizować działanie i wyciągać wnioski w zakresie dowolnych systemów komputerowych.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium 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.	2,0	Nie spełnia minimalnych wymagań na ocene pozytywną.
	3,0	Potrafi w stopniu podstawowym wykonać elementarne zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
	3,5	Potrafi samodzielnie wykonać elementarne zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
	4,0	Potrafi samodzielnie wykonać zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych zapewniając ich współdziałanie z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
	4,5	Jak na ocenę 4,0 oraz potrafi wykazać inicjatywę w zakresie sposobu rozwiązania postawionych problemów.
	5,0	Jak na ocenę 4,5 oraz dodatkowo potrafi wskazać i przeanalizować rozwiązania alternatywne.

Literatura podstawowa

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

Literatura dodatkowa

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

Treści programowe - laboratoria

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

Treści programowe - wykłady

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

Formy aktywności - laboratoria

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-L-1	Uczestnictwo w zajęciach	24
A-L-2	Przygotowanie do zajęć	20
A-L-3	Przygotowanie sprawozdań z laboratoriów	22
A-L-4	Udział w konsultacjach	2
		68

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	26
A-W-2	Przygotowanie do egzaminu	22
A-W-3	Udział w konsultacjach	2
A-W-4	Uczestnictwo w egzaminie.	2
		52

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	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.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	I_1A_W10	zna podstawowe architektury systemów komputerowych, w tym systemów wbudowanych
	I_1A_W03	zna 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_W21	ma wiedzę w zakresie technologii mobilnych
Cel przedmiotu	C-2	Znajomość warunków koniecznych do pracy systemu komputerowego w sytsemach jedno- i wieloprocesorowych.
Cel przedmiotu	C-1	Wiedza o podstawowych architekturach komputerów oraz zarysie historii prac nad tymi architekturami.
Treści programowe	T-W-5	Hierarchia pamięci. Pamięć podręczna, sposoby odwzorowania pamięci głównej.
	T-W-4	Procesor x86. Przykłady programowania w asemblerze.
	T-W-2	Działanie komputera. Magistrale wewnętrzne.
	T-W-1	Podstawowe pojęcia z zakresu architektury i organizacji systemów komputerowych. Stan obecny i historia rozwoju komputerów.
	T-W-8	Sposoby obsługi urządzeń wejścia/wyjścia.
	T-W-12	Przetwarzanie równoległe (SMP, klastry, NUMA, obliczenia wektorowe).
	T-W-3	Jednostka arytmetyczno-logiczna. Arytmetyka, lista rozkazów, tryby adresowania.
	T-W-6	Pamięć wewnętrzna, mechanizmy korekcji błędów, zarządzanie pamięcią.
	T-W-7	Pamięć zewnętrzna.
	T-W-9	Mechanizmy wspierania systemów operacyjnych za pomocą rozwiązań sprzętowych.
	T-W-10	Komputery o zredukowanej liście rozkazów - przesłanki rozwoju, cechy, przykłady.
	T-W-11	Równoległość na poziomie instrukcji – przetwarzanie superskalarne.
	T-W-13	Przegląd pozostałych współczesnych rozwiązań (architektury mobilne, GPU, systemy rekonfigurowalne).
	T-L-1	Budowa płyty głównej typowego komputera. Rozkład układów scalonych na typowej płycie głównej.
Metody nauczania	M-1	Wykład informacyjny
Metody nauczania	M-2	Wykład problemowy
Sposób oceny	S-4	Ocena podsumowująca: Egzamin ustny.
	S-1	Ocena formująca: Sprawdziany wstępne przed wybranymi ćwiczeniami laboratoryjnymi.
	S-3	Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny z elementami problemowymi.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0	Nie spełnia minimalnych wymagań na ocene pozytywną.
	3,0	Opisuje podstawowe architektury komputerów oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora. Zna podstawy asemblera.
	3,5	Opisuje i rozumie działanie podstawowych architektur komputerowych oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora dostrzegając wpływ poszczególnych składowych na wydajność systemu. Zna podstawy asemblera.
	4,0	Opisuje i rozumie działanie podstawowych architektur komputerowych oraz zagadnienia warstwy fizycznej otoczenia procesora rozumiejąc wpływ poszczególnych składowych na wydajność systemu. Zna asembler w omawianym zakresie.
	4,5	Jak na ocenę 4,0 oraz jest w stanie samodzielnie analizować działanie znanych systemów komputerowych.
	5,0	Jak na ocenę 4,5 oraz w stanie samodzielnie analizować działanie i wyciągać wnioski w zakresie dowolnych systemów komputerowych.

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	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.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	I_1A_U06	umie na poziomie podstawowym konfigurować systemy komputerowe
	I_1A_U04	ma podstawowe umiejętności w zakresie programowania i podnoszenia niezawodności systemów wbudowanych
	I_1A_U18	umie opisywać i analizować działanie prostych systemów elektronicznych, w tym systemów zawierających układy programowalne
Cel przedmiotu	C-3	Umiejętność czytania schematów blokowych architektur procesorów.
Cel przedmiotu	C-4	Umiejetność pisania podstawowych kodów niskopoziomowych w języku assembler. Znajomość podstawowych zagadnień konstrukcji kodu maszynowego. Umiejetność łączenia kodu niskopoziomowego i wysokopoziomowego w jednej aplikacji.
Treści programowe	T-L-11	ARM9 z systemem Windows CE z wykorzystaniem zdarzenia dotyku maty dotykowej na ekranie, układu czasowego oraz metod rysowania na ekranie.
	T-L-5	Integracja języka assembler i C++. Wstawki asemblerowe w Visual Studio oraz ich uruchamianie i integrowanie z resztą kodu.
	T-L-9	Obsługa karty muzycznej i generowanie dźwięku w systemie Windows.
	T-L-10	Obsługa sygnału z mikrofonu w systemie Windows z wykorzystaniem karty dźwiękowej.
	T-L-7	Sterowanie robotem przez moduł radiowy z interfejsem USB widzianym jako port COM, wprowadzenie obsługi joysticka w systemie Windows.
	T-L-8	Obsługa kamery w systemie Windows z wykorzystaniem interfejsu VfW.
	T-L-6	Obsługa portu COM (RS232) w wersji podstawowej, konfigurowanie portu, wysyłanie znaków, sprawdzanie liczby znaków oczekujących w buforze, obieranie znaków z bufora.
	T-L-4	WIN32ASM - assembler dla systemu Windows. Przekazywanie parametrów do funkcji przez stos, zmienne lokalne, organizacja pamięci aplikacji oraz koncepcja kolejki komunikatów.
	T-L-3	Program samostartujący z dysku USB z wykorzystaniem asemblera x86 oraz przerwań.
	T-L-2	Samodzielne złożenie podstawowego systemu komputerowego.
Metody nauczania	M-3	Ćwiczenia laboratoryjne
Sposób oceny	S-2	Ocena podsumowująca: Ocena sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0	Nie spełnia minimalnych wymagań na ocene pozytywną.
	3,0	Potrafi w stopniu podstawowym wykonać elementarne zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
	3,5	Potrafi samodzielnie wykonać elementarne zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
	4,0	Potrafi samodzielnie wykonać zadania polegające na programowaniu elementów systemu wybranych platform komputerowych zapewniając ich współdziałanie z wykorzystaniem języka asemblera i języków wyższego poziomu.
	4,5	Jak na ocenę 4,0 oraz potrafi wykazać inicjatywę w zakresie sposobu rozwiązania postawionych problemów.
	5,0	Jak na ocenę 4,5 oraz dodatkowo potrafi wskazać i przeanalizować rozwiązania alternatywne.