Архитектура компьютера и операционные системы

Бакалавриат 2019/2020

Статус: Курс обязательный (Прикладная математика и информатика)

Направление: 01.03.02. Прикладная математика и информатика

Кто читает: Базовая кафедра группы компаний MERA (Нижний Новгород)

Где читается: Факультет информатики, математики и компьютерных наук (Нижний Новгород)

Когда читается: 1-й курс, 2, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Кащеев Николай Иванович

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 68

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целями освоения данной дисциплины являются как получение теоретических знаний в области архитектуры компьютерных систем, принципов организации ввода/вывода и программирования на машинном уровне, так и приобретение практических навыков программирования на языке Ассемблер.

Цель освоения дисциплины

Получение теоретических знаний в области архитектуры компьютерных систем, принципов организации ввода/вывода и программирования на машинном уровне
Пиобретение практических навыков программирования на языке Ассемблер

Планируемые результаты обучения

Знает основные понятия раздела и программно доступные регистры процессора, память, регистры ввода/вывода
Знает методы адресации, основные группы команд процессора Intel 8086
Знает Формат записи команд. Простейшие программы ввода/вывода.
Знает основные понятия раздела, умеет редактировать связи, получать загрузочный модуль
Знает функции операционной системы, программы ввода/вывода, умеет использовать функции прерывания int 21h операционной системы для различных задач
Умеет работать с файлами в DOS и обрабатывать аргументы командной строки
Знает векторную систему прерываний, умеет использовать стек при прирываниях
Знает обработчики программных и аппаратных прерываний.
Знает способы передачи управления в системный обработчик, умеет выгружать резидентные программы
Знает Системные возможности BIOS для организации ввода/вывода
Знает логическую организацию текстового видеобуфера, умеет выводить в видеобуфер
Умеет передавать параметры из программ на языке С в подпрограммуфункцию на языке ассемблер
Знает основные понятия раздела и примеры программ
Знает библиотеки динамической загрузки и умеет пользоваться интерфейсом WinAPI.
Умеет разрабатывать программы на языке ассемблер под Windws

Содержание учебной дисциплины

Программная модель микропроцессорных систем и организация памяти.
Развитие компьютерных систем – технология, поколения, перспективы. Обзор основных архитектур ЭВМ. Программная модель микропроцессорной системы. Программно доступные регистры процессора, память, регисты ввода/вывода. Сегментная организация памяти
Команды и адресация. Простейшие программы.
Методы адресации. Основные группы команд процессора Intel 8086. Язык ассемблер, мнемоника команд. Получение загрузочного модуля. Разбор примеров простейших программ
Основы программирования на языке ассемблер.
Формат записи команд. Простейшие программы ввода/вывода.
Разработка программ на языке ассемблер для MS DOS.
Ассемблер, трансляция получение объектного модуля, ключи программы tasm, редактирование связей, получение загрузочного модуля, ключи программы tlink.
Использование функций прерывания DOS.
Обзор функций операционной системы. Программы ввода/вывода. Использование функций прерывания int 21h операционной системы для различных задач. Функции BIOS – обзор и использование
Работа с файлами.
Работа с файлами в DOS. Дескрипторы, описание функций операционной системы для работы с файлами. Примеры программ создания, чтения файлов.
Работа с командной строкой.
Обработка аргументов командной строки
Система прерываний.
Векторная система прерываний. Распределение адресного пространства. Программы обработки прерываний. Использование стека при прерываниях.
Архитектура контроллера прерываний.
Эволюция системы прерываний. Чтение и установка вектора прерываний. Контроллер прерываний и его функционирование. Обработчики программных и аппаратных прерываний.
Разработка резидентных программ.
Резидентная программа. Способы передачи управления в системный обработчик. Защита от повторной загрузки. Выгрузка резидентной программы. Переключение стека в резидентной программе. Подключение собственного обработчика прерываний до системного, после системного и как до так и после системного. Обработчик прерываний от клавиатуры, кольцевой буфер. Разбор примеров резидентных программ.
Разработка программ ввода/вывода с использованием BIOS
Системные возможности BIOS для организации ввода/вывода
Непосредственный вывод в видеобуфер.
Логическая организация текстового видеобуфера. Знакоместо, атрибуты символа. Непо- средственный вывод в видеобуфер, целесообразность использования. Строковые команды. Примеры программ вывода непосредственно в видеобуфер.
Связь программ на ассемблере с программами на языке С
Передача параметров из программ на языке С в подпрограмму-функцию на языке ассемблер
Структуры и записи.
Примеры программ. Метка тома.
Основы организации Windows. WinAPI.
События, очереди сообщений, ресурсы. Библиотеки динамической загрузки. Интерфейс WinAPI
Разработка программ на языке ассемблер под Windows.
Разработка программ под Windows. Программирование простейшего консольного приложения.

Элементы контроля

Лабораторная работа 1
Лабораторная работа 2
Итоговый тест
Экзамен проводится в письменной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Zoom, github. К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию ответов, высланному преподавателем на корпоративные почты студентов накануне экзамена. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Zoom, github. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи до 5 минут. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (3 модуль)
0.4 * Итоговый тест + 0.3 * Лабораторная работа 1 + 0.3 * Лабораторная работа 2

Программа дисциплины