Главная
страница 1

Министерство образования Российской Федерации


Санкт-Петербургский государственный электротехнический

университет “ЛЭТИ”



РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины



КОМПЬЮТЕРНАЯ АРИФМЕТИКА


Для

подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 –“Информатика и вычислительная техника” по специальности 220100 – “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”.




Санкт-Петербург


2002

Санкт-Петербургский государственный электротехнический


университет “ЛЭТИ”

“УТВЕРЖДАЮ”

Проректор по учебной работе


проф. ___________ Ушаков В.Н.
“_____”_______________2002 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины



КОМПЬЮТЕРНАЯ АРИФМЕТИКА

Для

подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” по специальности 220100 – “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”.

Факультет Компьютерных технологий и информатики

Кафедра Вычислительной техники
Курс – 3

Семестр –5





Лекции

48 ч.




Экзамен

семестр













5

Практические занятия

16 ч.




























Аудиторные занятия

64 ч.







Самостоятельные занятия

60 ч.




Всего часов

124 ч.







Санкт-Петербург


2002

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Вычислительной техники “____”_______________2002 г., протокол №______.


Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” и специальности 220100 – “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”.
Рабочая программа согласована с рабочей программой изученной ранее дисциплины:

1) Организация ЭВМ и систем.


Рабочая программа одобрена методической комиссией факультета Компьютерных технологий и информатики “____”_____________2002г.

Цели и задачи дисциплины


  1. Изучение основ представления данных, теории арифметических кодов, элементарных приемов обработки чисел с фиксированной и плавающей точкой, теории и практики мониторинга арифметических погрешностей, стандарта IEEE (P-754) и его реализации, арифметических аспектов языков программирования, направлений специализации арифметических систем

  2. Формирование навыков анализа и синтеза программно-аппаратных арифметических объектов.


Требования к уровню освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:


  1. ЗНАТЬ основы представления данных, теорию арифметических кодов на базе понятия модели числа, элементарные приемы обработки чисел с фиксированной и плавающей точкой, теорию и практику мониторинга арифметических погрешностей, стандарт IEEE (P-754) и его реализацию, арифметические аспекты языков программирования, направления специализации арифметических систем;




  1. УМЕТЬ проводить анализ и синтез программно-аппаратных арифметических объектов на базе четкого понимания механизма отображения данных на структуру;




  1. ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ о современном состоянии и проблематике компьютерной реализации математических операций на всех уровнях иерархии вычислительных систем.


Содержание рабочей программы



Введение

Цель курса "Машинная арифметика и микропрограммное управление". Структура курса. Понятие компьютерной арифметики. Данные и информация. Количественные меры.


Тема 1. Понятие операционного устройства.

Общие сведения об иерархии управления и иерархии аппаратуры. Уровни рассмотрения операционных устройств: архитектура, организация, структура, реализация.


Тема 2. Числа как объект машинной обработки. Понятие системы счисления.

Модель числа. Понятие системы счисления и производные понятия. Инструментарий. Двоичная система счисления.


Тема 3. Арифметические коды.

Коды: натуральный, прямой, дополнительный, обратный. Их обоснование. Ключевая таблица формул количественного эквивалента. Принцип инвариантности представления положительных чисел.


Тема 4. Элементарные приемы арифметической обработки.

Алгебраическое сложение и проблема переполнения. Расширение разрядной сетки и арифметические сдвиги.


Тема 5. Представление данных с фиксированной точкой.

Вариантность положения двоичной точки. Характерные форматы. Базовая арифметика с фиксированной точкой. Каноническое АЛУ. Схемы формирования признаков результата. Понятие функционально полного набора арифметических операций.


Тема 6. Представление данных с плавающей точкой.

Введение в предметную область. Система нотации. Иерархия моделей данных вещественного типа. Обзор типичных форматов. Начальные сведения о стандарте IEEE (P-754). Базовая арифметика с плавающей точкой. Машинный нуль как особый объект обработки.


Тема 7. Арифметические погрешности.

Обзор типов вычислительных погрешностей: методическая, трансформированная, инструментальная. Способы измерения и количественные оценки. Взаимовлияние погрешностей. Теория и практика мониторинга трансформированной и инструментальной погрешностей. Вероятностные оценки результатов арифметических операций.


Тема 8. Методы и способы округления.

Классификация методов округления, инструментарий, графоаналитическая интерпретация, сравнительный анализ, области преимущественного использования.


Тема 9. Стандарт IEEE (P-754).

Обзор стандарта IEEE (P-754) на представление данных с плавающей точкой, его анализ и обоснование. Характерные объекты формата: формализованные и денормализованные числа, не-числа, актуальная бесконечность.


Тема 10. Реализация стандарта IEEE (P-754) на примере математического сопроцессора К1810ВМ87 (i8087).

Концепция и архитектура сопроцессора; его регистровая модель. Обзор системы инструкций.


Тема 11. Арифметические инструкции сопроцессора К1810ВМ87.

Пооперационный анализ арифметических инструкций. Примеры реализации расширенного набора элементарных и специальных функций. Особенности ассемблерного программирования.


Тема 12. Арифметические аспекты языков программирования.

Арифметические аспекты языков высокого уровня. Арифметика ассемблерного уровня.


Тема 13. Функциональная ориентация операционных блоков.

Классификация и обзор вычислительных систем с точки зрения функциональной ориентации их операционных блоков. Арифметические расширители, специализированные процессоры, функционально ориентированные процессоры, проблемно-ориентированные вычислительные системы, универсальные вычислительные системы. Обзор нетрадиционных арифметических систем.


Тема 14. Алгоритмы арифметических операций и схемы арифметических устройств.

Алгоритмы арифметических операций (сложение, умножение, деление) и комбинационные и микропрограммные схемы арифметических устройств.


Тема 15. Способы повышения производительности арифметических устройств.

Обзор основных направлений повышения производительности: функциональная специализация, распараллеливание, конвейеризация.




Перечень практических занятий







Наименование темы занятия

Номер темы программы

1

Элементарные приемы арифметической обработки

План занятия:

1) преобразование чисел из одного арифметического кода в другой;

2) алгебраическое сложение и фиксация переполнения;

3) расширение разрядной сетки и арифметические сдвиги.


4

2

Базовые операции с фиксированной точкой.

План занятия:

1) канонические способы выполнения сложения, умножения и деления;

2) влияние положения двоичной точки на форматирование результата.



5

3

Базовые операции с плавающей точкой.

План занятия:

1) практические следствия качественного разнообразия форматов;

2) канонические способы выполнения сложения, умножения и деления.



6

4

Математический сопроцессор К1810ВМ87.

План занятия:

1) пооперационный анализ арифметических инструкций сопроцессора;

2) реализация различных элементарных и специальных функций.



11



Распределение учебных часов по темам и видам занятий


темы


Название разделов и тем

Объем учебных часов


Семестр

Лекции

Лабор.

занятия


Практ.

занятия


Аудит.

занятия


Самост.

работа


Всего




Введение.






















1

Понятие операционного устройства

2







2

4

6

5

2

Числа как объект машинной обработки. Понятие системы счисления.

2







2

4

6

5

3

Арифметические коды

3







3

4

7

5

4

Элементарные приемы арифметической обработки

3




4

7

4

11

5

5

Представление данных с фиксированной точкой

4




4

8

4

12

5

6

Представление данных с плавающей точкой

4




4

8

4

12

5

7

Арифметические погрешности

3







3

4

7

5

8

Методы и способы округления

3







3

4

7

5

9

Стандарт IEEE (P-754)

3







3

4

7

5

10

Реализация стандарта IEEE (P-754) на примере математического сопроцессора К1810ВМ87 (i8087).

3







3

4

7

5

11

Арифметические инструкции сопроцессора К1810ВМ87

3




4

7

4

11

5

12

Арифметические аспекты языков программирования

2







2

4

6

5

13

Функциональная ориентация операционных блоков

3







3

4

7

5

14

Алгоритмы арифметических операций и схемы арифметических устройств

6







6

4

10

5

15

Способы повышения производительности арифметических устройств

4







4

4

8

5

Курсовое проектирование










*

*







Индивидуальное домашнее задание













*







Реферат













*







ИТОГО:

48




16

64

60

124





ЛИТЕРАТУРА

Основная

Название, библиографическое описание
Л
Лр
Пз (С)
Кп

(р)

Инд.

зад.

К-во экз. в библ. (на каф.)
Гриф
1
Грушин В.В. Выполнение математических операций в ЭВМ. Основы представления данных: Учеб. пособие /ГЭТУ.- СПб, 1994.


5
151
Ф 3973.23

__________

У Г 91

2
Грушин В.В. Выполнение математических операций в ЭВМ. Погрешности компьютерной арифметики: Учеб.пособие /СПбГЭТУ.- СПб, 1999.


5
80
Ф 3973.23

__________

У Г 91

3
Карцев М.А. Арифметика цифровых машин.- М.: Наука, 1969





5
58
621.399

__________

К 27

4
Каган Б.М., Каневский М.М. Цифровые вычислительные машины и системы. / Учеб. пособие для вузов. М. Энергия, 1973, 1985.


5
215
621.399

__________

К 12

5
Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. / Учеб. пособие для вузов. СПб. BHV, 2001.


5
68
621.399

__________

К 12




Дополнительная



Название, библиографическое описание
К-во экз. в библ. (на каф.)
1
Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ.- Т.2.- М.: Мир, 2001.

7
2
Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ. / Учеб. пособие для вузов. М. Высшая школа, 1987.

216



Авторы:




к.т.н., доц.

Миронов С.Э.








Рецензент

д.т.н., проф.

Водяхо А.И.





Зав. кафедрой

Вычислительной техники



д.т.н., проф

Пузанков Д.В.





Декан факультета

Компьютерных технологий и информатики



д.т.н., проф.

Герасимов И.В.














Программа согласована:










Зав. кафедрой

Вычислительной техники



д.т.н., проф

Пузанков Д.В.








Зав. отделом учебной литературы

Киселева Т.В.







Председатель методической комиссии

факультета компьютерных технологий



и информатики




к.т.н., доц.

Чугунов Л.А.







Руководитель методического отдела




к.т.н., доцент

Марасина Л.А.










Смотрите также:
Рабочая программа дисциплины компьютерная арифметика
192.33kb.
1 стр.
Рабочая программа дисциплины «Компьютерная анимация»
278.8kb.
1 стр.
Программа дисциплины " компьютерная геометрия и графика" Рекомендуется Министерством образования РФ для направления подготовки
205.97kb.
1 стр.
Рабочая программа по дисциплине «Компьютерная графика»
185.44kb.
1 стр.
Рабочая программа дисциплины «архитектура ЭВМ и систем»
345.18kb.
6 стр.
Рабочая программа кружка по информатике для 10А класса
600.22kb.
6 стр.
Рабочая программа дисциплины Специальность 032301. 65 «Регионоведение»
1438.22kb.
7 стр.
Рабочая программа дисциплины «Компьютерная анимация» для специальности 230103 «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
188.21kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины земельное право
216.79kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины «моделирование социально-экономических процессов» Направление 080500 Менеджмент
272.37kb.
1 стр.
Рабочая программа учебной дисциплины «дополнительные главы неорганической химии. Химия элементов»
670.48kb.
3 стр.
Рабочая программа дисциплины (модуля) наименование: Экология металлургического производства
221.17kb.
1 стр.