Introduction to Computer Science (Computers, Operating Systems and Networks)- laboratory

Założenia i cele przedmiotu:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z budową komputerów oraz arytmetycznymi i logicznymi podstawami systemów komputerowych, wyjaśnienie zasad reprezentacji i przetwarzania różnych typów informacji na komputerze.

Metody dydaktyczne:

Zajęcia z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych, ćwiczenia, kolokwia sprawdzające opanowaną wiedzę i umiejętności.

Treści programowe:

Klasyfikacja architektur systemów komputerowych. Model von Neumanna. Architektury Harvard, Princeton. Architektury równoległe. Wieloprocesory i wielokomputery. Wpływ rozwoju technologii na architekturę systemów komputerowych.

Podstawowe podsystemy komputera. Podsystem pamięci. Hierarchia pamięci w systemie komputerowym. Pamięci półprzewodnikowe: dynamiczne i statyczne. Organizacja pamięci podręcznej. Magistrale i interfejsy. Budowa i funkcjonowanie procesora. Model programowy procesora. Lista rozkazów. Kod maszynowy a asembler. Format instrukcji. Tryby adresowania operandów. Architektury RISC i CISC. Rejestry procesora. Organizacja stosu. Mechanizm wywołania podprogramów. Przerwania w systemie komputerowym. Cykl rozkazowy. Zrównoleglenie przetwarzania rozkazów: potokowość, superskalarność, wielowątkowość, wielordzeniowość.

Kodowanie informacji w systemach komputerowych. Systemy liczbowe. Metody konwersji liczb. Kody liczbowe. Reprezentacja liczb w systemie komputerowym. Kodowanie liczb ze znakiem (kody ZM, U1, U2, spolaryzowane). Arytmetyka liczb w kodzie U2. Arytmetyka BCD. Formaty zmiennoprzecinkowe. Dokładność i zakres reprezentacji liczb. Arytmetyka zmiennoprzecinkowa. Standard IEEE 754. Architektura jednostki zmiennoprzecinkowej.

Kody detekcyjne i korekcyjne. Obliczanie kodów CRC, ECC, Hamminga. Zdolności detekcyjne kodów.

Dwuelementowa algebra Boole’a. Zastosowanie algebry Boole’a do opisu i projektowania układów cyfrowych. Minimalizacja funkcji logicznych.

System informatyczny. Metody modelowania i projektowania systemów informatycznych. Modele cyklu rozwoju systemu informatycznego. Metody strukturalne, obiektowe, społeczne. Wzorce projektowe. Podstawy języka UML. Typy modeli i rodzaje diagramów UML. Zarządzanie projektami informatycznymi. Parametry projektu. Standardy zarządzania projektami. Metody prowadzenia projektów informatycznych.

Efekty kształcenia:

Zrozumienie sposobów reprezentacji liczb w komputerze. Znajomość sposobów kodowania danych. Zrozumienie algorytmów wykonania operacji arytmetycznych na danych stało- i zmiennoprzecinkowych. Zrozumienie budowy i funkcjonowania procesora.

a) podstawowa:

1. S. Gryś, Arytmetyka komputerów, PWN, Warszawa, 2007.

2. J. Ogrodzki, Wstęp do systemów komputerowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005.

3. B. Pochopień, Arytmetyka systemów cyfrowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2003.

4. W. Kwiatkowski, Wprowadzenie do kodowania, BELStudio, Warszawa, 2010.

5. W. Stallings, Organizacja i architektura systemu komputerowego. Projektowanie systemu a jego wydajność, WNT, Warszawa, 2004.

6. J. Biernat, Architektura komputerów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2005.

7. A.S. Tanenbaum, Strukturalna organizacja systemów komputerowych, Helion, Gliwice, 2006.

b) uzupełniająca:

1. J.G. Brookshear, Informatyka w ogólnym zarysie, WNT, Warszawa, 2003.

2. A. Skorupski, Podstawy budowy i działania komputerów, WKŁ, Warszawa, 2003.

absolwent zna i rozumie:

podstawy informatyki

podstawy konstrukcji oprogramowania

podstawy matematyki

absolwent potrafi:

posługiwać się narzędziami informatycznymi

posługiwać się narzędziami informatycznymi w przeprowadzaniu badań

absolwent jest gotów do:

uczenia się przez całe życie. Potrafi w tym celu wykorzystać narzędzia

informatyczne. Rozumie potrzebę ustawicznego pogłębiania wiedzy i

umiejętności oraz potrafi samodzielnie wykorzystywać w tym celu

dostępne mu źródła. Potrafi czytać ze zrozumieniem teksty ogólne i

specjalistyczne

współdziałania i pracy w grupie, przyjmując w niej różne role

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)

Udział w zajęciach 15 godz

Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 4 godz

Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 25 godz

Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 15 godz

Sumaryczne obciążenie pracą studenta 59 godz

Punkty ECTS za moduł 2 ECTS

Zaliczenie odbywa się na podstawie pisemnego sprawdzianu zaliczeniowego, który zostanie przeprowadzony w przedostatnim tygodniu semestru. Sprawdzian zaliczeniowy będzie się składał z 7 zestawów zadań ZW.EK1 - ZW.EK7 sprawdzających opanowanie poszczególnych efektów kształcenia EK1-EK7. Wynik kolokwium zaliczeniowego (procent uzyskanych punktów) zostanie przeliczony na ocenę zaliczeniową wykładu według następującej skali:

<0%; 50%) – 2.0

<50%; 60%) – 3.0

<60%; 70%) – 3.5

<70%; 80%) – 4.0

<80%; 90%) – 4.5

<90%; 100%> – 5.0

Warunkiem zaliczenia wykładu jest także uzyskanie minimum 30% punktów z każdej części sprawdzianu – ZW.EK1 - ZW.EK7.

Ocena zaliczeniowa ćwiczeń będzie obliczana na podstawie wyników 6 sprawdzianów S1-S6, które zostaną przeprowadzone na zajęciach ćwiczeniowych.

Średnia wyników procentowych wszystkich sprawdzianów zostanie zamieniona na ocenę zaliczeniową według następującej skali:

<0%; 50%) – ocena 2.0

<50%; 60%) – 3.0

<60%; 70%) – 3.5

<70%; 80%) – 4.0

<80%; 90%) – 4.5

<90%; 100%> – 5.0

Warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest także uzyskanie minimum 30% punktów z każdego ze sprawdzianów.