Сценарий и дидактическая структура учебного занятия. Хронометраж: базовый регламент (80 минут) и сокращённый регламент (60 минут). Очное выполнение оцениваемых заданий предусмотрено в обоих сценариях.
| Тема занятия | Шины. Системные ресурсы. Последовательные порты. Параллельные порты |
|---|---|
| Дидактическая цель | Формирование у обучающихся устойчивых знаний об организации системных шин, принципах распределения ресурсов компьютера (прерывания, DMA, порты I/O, MMIO) и способах передачи данных (последовательные порты UART/RS-232 против параллельных портов IEEE 1284), а также практических навыков расчета пропускной способности интерфейсов и выбора подсистемы ввода-вывода под целевую платформу. |
| Задачи занятия |
Обучающие: изучить классификацию шин (адрес, данные, управление); сравнить топологию «точка-точка» (PCIe) и общую разделяемую магистраль (ISA/PCI); освоить эволюцию ресурсов: прерывания PIC 8259A → APIC → MSI/MSI-X, каналы DMA 8237A → Bus Mastering / IOMMU, пространство портов I/O и MMIO; изучить кадрирование UART и физический тупик параллельных шин (перекос фаз / clock skew). Развивающие: развить навыки расчета полезной пропускной способности с учетом канального кодирования (128b/130b) и кадрирования (8-N-1), выявления узких мест арбитража шин. Воспитательные: сформировать системный подход к проектированию архитектуры вычислительных комплексов и критическое инженерное мышление. |
| Оценочная точка | Индивидуальный продукт: схема интерфейсов с объяснением выбора подсистемы ввода-вывода в интерактивном бланке zanyatie.html на 4 балла (корректность таблиц и расчетов — 2 б., объяснение физических компромиссов — 1 б., проверка подсистемы I/O под вариант — 1 б.). Оцениваемая работа выполняется очно как в 80-минутном, так и в 60-минутном регламенте. |
| Оборудование | Персональный компьютер преподавателя с проектором, рабочие места обучающихся с установленным современным браузером, локальный методический комплекс HTML-материалов. |
| Этап и время (80 / 60 мин) | Дидактическая задача | Деятельность преподавателя | Деятельность обучающихся | Контроль и фиксация результата |
|---|---|---|---|---|
| 1. Вводный этап 5 мин / 5 мин |
Организация внимания, формулировка проблемной задачи, мотивация | Приветствует учащихся, проверяет явку. Формулирует парадокс: почему узкая последовательная линия PCIe 5.0 передает 63 ГБ/с, а широкая 32-битная параллельная шина PCI ограничена 133 МБ/с? Ставит цель занятия. | Включаются в диалог, выдвигают гипотезы о синхронизации сигналов, записывают тему занятия в тетради. | Устные ответы на проблемные вопросы преподавателя. |
| 2. Изложение нового материала 25 мин / 18 мин |
Формирование фундаментальных знаний о шинах, ресурсах и портах ввода-вывода | Демонстрирует слайды 1–13 презентации. Объясняет топологию шин, физику эффекта Clock Skew, эволюцию прерываний от PIC 8259A к MSI-X, каналы DMA и IOMMU, кадрирование UART 8-N-1 и проблемы LPT-порта. В 60-мин регламенте концентрируется на ключевых различиях PCIe vs PCI и технологии MSI-X. | Конспектируют определения (шина адреса, данных, управления), формулу кадрирования UART (10 бит на байт), механизм прерываний MSI-X как записи в память. | Фронтальный экспресс-опрос по ходу изложения теории. |
| 3. Демонстрационный показ 15 мин / 10 мин |
Демонстрация методики расчета пропускной способности и анализа вариантов | Показывает на экране расчет полезной ПСП PCIe 4.0 x16: $256 imes (128/130) / 8 pprox 31.51$ ГБ/с и расчет полезной скорости RS-232 (115 200 бод / 10 = 11.52 КБ/с). Разбирает пример распределения ресурсов для сервера 100 GbE. | Следят за расчетом, сверяют размерности (бод, бит/с, байт/с), задают уточняющие вопросы по формулам кодирования. | Правильность воспроизведения формул обучающимися. |
| 4. Самостоятельное практическое действие 20 мин / 15 мин |
Индивидуальное выполнение практических заданий в интерактивном бланке | Координирует работу в zanyatie.html, распределяет варианты (1–4), консультирует индивидуально. Контролирует учет многовекторности MSI-X, кадрирования портов и устранения узких мест чипсета. |
Открывают zanyatie.html, вводят ФИО, заполняют сравнительные таблицы шин и ресурсов, рассчитывают ПСП интерфейсов и составляют протокол выбора подсистемы I/O под свой вариант. |
Текущий контроль прогресса в интерактивной форме, автосохранение. |
| 5. Контроль и обратная связь 10 мин / 7 мин |
Оценка корректности решений, коррекция типичных ошибок, закрепление | Проводит фронтальный разбор решений. Разбирает коллизии прерываний, разницу между бодрейтом и битрейтом, ошибки в расчете оверхеда PCIe. Оценивает работы по 4-балльной матрице. | Сопоставляют свои решения с эталоном преподавателя, аргументируют выбор интерфейсов и протоколов арбитража. | Выставление отметок по 4-балльной матрице за очный продукт. |
| 6. Итоговый этап и рефлексия 5 мин / 5 мин |
Подведение итогов занятия, рефлексия, инструктаж по резервному заданию | Подводит итоги занятия. Инструктирует по резервному domashnee_zadanie.html (только для отсутствовавших или при оценке ниже «3»). Завершает занятие. |
Формулируют ключевые выводы занятия. Экспортируют заполненный протокол в PDF. | Фиксация отметок в учебном журнале. |
zanyatie.html), лекционный конспект (lekciya.html), мультимедийная презентация (prezentaciya.html), методическое руководство (metodicheskiy_material.html), технологическая карта (tehnologicheskaya_karta.html), резервное домашнее задание (domashnee_zadanie.html), закрытая оценочная рубрика (.rubrika.md).