Опыт преподавания дисциплины «Введение в архитектуру ЭВМ» для студентов IT-специальностей

Дисциплина “Введение в архитектуру ЭВМ” читается в Петрозаводском государственном университета кафедрой информатики и математического обеспечения с 1991 г. Предметная область архитектуры ЭВМ является важной составляющей компетенции выпускника направлений 01.03.02 “Прикладная математика и информатика” и 09.03.02 “Информационные системы и технологии”. Эта область входит во все версии ядер совокупностей базовых знаний дисциплин ComputerScience, InformationSystems, InformationTechnologyи SoftwareEngineering(см. например [1]). Отметим, что концепции, связанные с архитектурой ЭВМ и языком ассемблера, является фундаментальным достижением современной прикладной математики  и их раннее освоение обеспечивает формирование фундаментальных навыков программирования.

Дисциплина читается во втором семестре первого курса параллельно с дисциплинами «Язык shell» и «Введение в ООП», ее цель –  воспитание у студентов архитектурной культуры мышления. На лабораторных занятиях студенты разрабатывают программ на языке ассемблера для реальных процессоров (в настоящее время для архитектуры IA-32). При этом в первом семестре изучается процедурное программирование на языке С. Таким образом на первом курсе студент знакомится с основными уровнями взаимодействия с ЭВМ и операционными системами. Компетенции, получаемые при изучении дисциплины необходимы при изучении на втором курсе дисциплин «Операционные системы», «Системное программирование» и «Компьютерные сети», а на третьем курсе - дисциплин «Формальные языки и компиляторы» и «Архитектура современных ЭВМ».

Для выполнения лабораторных работ использовался ассемблер tasm в среде DOS, а с 2011 г. — ассемблер gas в среде Linux, который, поддерживая более двадцати архитектур (Intel, SPARC, ARM, др.), является широко применяемым в индустрии ПО семейством ассемблеров. Студенты используют среду разработки emacs, редактор связей ld, отладчик kdbg.

Лабораторные задания оцениваются в баллах и состоят из блоков. Вводный блок — освоение инструментов на примере готовых программ на языке ассемблера. Базовый блок — самостоятельная разработка программ, использующих индексную адресацию и  вызовы функций (в том числе на языке С) с использованием раздельной трансляции. Дополнительный блок  — содержит более сложные задачи, именно они дают студентам понимание применимости языка ассемблера в их будущей профессиональной деятельности. Нами выполнена большая работа по методической поддержке дисциплины [2,3,4]

Наш опыт подтверждает  правильность принципов, заложенных в основу дисциплины. За 25 лет воспитано поколение специалистов, выполняющих разработки для индустрии и по Российским и Европейским грантам, в том числе, в IT-парке ПетрГУ [5].