Архитектура и организация компьютерных систем
内容描述: В дисциплине рассматриваются принципы работы компьютерных систем. Обучающиеся получают знания о классификации и критериях оценки технических характеристик компьютерных систем, совершенствовании функциональных характеристик компьютеров и систем на их основе. Рассматриваются основные принципы организации компьютерных сетей. Дисциплина позволяет приобрести знания по архитектурным особенностям многопроцессорных и многомашинных компьютерных систем.
贷款数: 6
Пререквизиты:
- Программирование на языке С++
*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:
| *TypesOfClasses(zh-CN)* | *hours(zh-CN)* |
|---|---|
| *Lectures(zh-CN)* | 30 |
| *PracticalWork(zh-CN)* | |
| *LaboratoryWork(zh-CN)* | 30 |
| *srop(zh-CN)* | 30 |
| *sro(zh-CN)* | 90 |
| *FormOfFinalControl(zh-CN)* | экзамен |
| *FinalAssessment(zh-CN)* |
零件: Компонент по выбору
循环次数: Базовые дисциплины
Цель
- Цель преподавания дисциплины «Архитектура и организация компьютерных систем» согласуется с целями образовательной программы в части формирования и закрепления общекультурных и профессиональных компетенций в области построения, организации и методах исследования вычислительных систем и сетей различного назначения для обеспечения проектно-конструкторской и проектно-технологической деятельности.
Задача
- Освоить базовые принципы организации и функционирования компьютерных систем различного назначения.
- Приобрести знания для построения, настройки и администрирования компьютерных систем.
- Освоить профессиональный подхода в области эксплуатации аппаратных средств компьютерных систем.
Результат обучения: знание и понимание
- Назвать основные принципы построения современных цифровых устройств и систем.
- Выделить архитектуры современных процессоров компьютеров и вычислительных систем.
- Сформулировать принципы функционирования основных подсистем компьютеров: памяти, ввода/вывода, чипсета.
- Объяснить тенденции совершенствования, проектирования и расширения сферы применения компьютерной техники, вычислительных систем, комплексов и сетей. Интерпретировать технические требования с учётом функций, выполняемых компьютерными системами; обосновывать рациональную архитектуру компьютерных систем.
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- Применять инструментальные средства для оценки производительности компьютерных систем и для конфигурирования систем индивидуального пользования для решения профессиональных задач.
- Решать задачи по размещению компьютерного оборудования, оснащению автоматизированных рабочих мест пользователей вычислительных систем и сетей, а также по оценке производственных и непроизводственных затрат функционирования вычислительных систем и сетей.
Результат обучения: формирование суждений
- Формировать суждения в сфере инновационного менеджмента и стратегического планирования.
Результат обучения: коммуникативные способности
- Планировать работу в группе по обслужи-ванию и администрированию корпоратив-ной компьютерной сети, телекоммуникационной системы.
- Развить коммуникационные способности по организации процесса обучения навыкам сетевых пользователей сотрудников предприятия и организации.
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- Практически применять основные процедуры логического проектирования элементов и узлов дискретных устройств.
- Интерпретировать функциональные и технические характеристики основных узлов и конструктивных компонентов компьютеров и систем на их основе.
- Анализировать содержание информационных материалов по вопросам практического применения вычислительных систем.
*TeachingMethods(zh-CN)*
Информационно-коммуникационные технологии: 1) конструирование занятия с использованием активных и интерактивных методов: – формулировка цели; – составление алгоритмов действий, необходимых для достижения цели; – методическое обеспечение занятия; – анализ итогов путём сравнения поставленной цели с достигнутыми результатами; 2) интерактивное обучение в ходе фронтальной работы: активное воспроизведение ранее полученных теоретических знаний в новых условиях; применение обратной связи; 3) проблемное обучение; 4) инновационные методы обучения: имитационные (игровые и тре-нинги); неимитационные (дискуссии, поисковые практические работы, самостоятельная работа).
*AssessmentKnowledge(zh-CN)*
Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.
| *Period2(zh-CN)* | *TypeOfTask(zh-CN)* | *Total(zh-CN)* |
|---|---|---|
| 1 *Rating(zh-CN)* | СР1. Теоретико-практическая работа: «Конфигурация персонального компьютера». СР2. Теоретический материал «Многоуровневая компьютерная организация». | 0-100 |
| ПК1.Тест из 10 вопросов (материал лекции 1, самостоятельные работы 1, 2). | ||
| Практическая работа № 0 «Логическое проектирование сигнальной цифровой системы» | ||
| Практическая работа № 1 «Исследование технического состояния и основных характеристик центрального процессора и состава системной платы персонального компьютера» | ||
| ПК2. Тест из 10 вопросов (практическая работа 1). | ||
| Практическая работа № 5 «Конвейерная обработка в ЭВМ» (теория). | ||
| ПК3. Тест из 10 вопросов (материал лекций 3, 4, 5; практическая работа 5). | ||
| Практическая работа № 2 «Исследование системы компьютерной памяти». | ||
| СР3. Теоретический материал «Электронная память». СР5. Файловая система оптических носителей информации. СР6. Некоторые характеристики НЖМД и файловых систем. | ||
| РК1. Тест из 20 вопросов по теоретическому и практическому материалу первого аттестационного периода (лекции 1-7, ПР1,2, СР 1,2,3,5,6). | ||
| 2 *Rating(zh-CN)* | СР4. Внешняя дисковая память. | 0-100 |
| ПК4. Тест из 5 вопросов (материал СР4). | ||
| Практическая работа № 3 «Исследование системы ввода/вывода компьютера» | ||
| ПК5. Тест из 5 вопросов (материал практической работы 3). | ||
| Практическая работа № 6 «Организация вычислительного процесса в многопроцессорной системе» | ||
| ПК6. Тест из 5 вопросов (материал лекций 8,9,10, практической работы 6). | ||
| СР7. Алгоритмы шифрования и хеширования. | ||
| Практическая работа № 7 «Информационная безопасность в сетях» | ||
| РК2. Тест из 20 вопросов по теоретическому и практическому материалу второго аттестационного периода (лекции 8-15, ПР 3,6,7, СР7) | ||
| *TotalControl(zh-CN)* | экзамен | 0-100 |
*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*
| *TypeOfTask(zh-CN)* | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Excellent | *Grade4(zh-CN)* | *Grade3(zh-CN)* | *Grade2(zh-CN)* |
*EvaluationForm(zh-CN)*
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- Архитектура, эволюция и классификация вычислительных устройств и систем. Понятие архитектуры системы. Эволюция вычисли-тельных устройств и систем. Основные классы и типы современных компьютеров и систем.
- Характеристики компьютеров различных классов: большие компьютеры; малые компьютеры; микрокомпьютеры; суперкомпьютеры.
- Информационно-логические основы построения вычислительных систем. Логические основы обработки информации. Понятие такта. Вентили. Комбинационные схемы. Схема памяти на базовых вентилях. Интегральные схемы.
- Развитие архитектуры и параллелизм вычислений. Параллелизм в архитектуре начального периода. Способы совмещения операций. Направления дальнейшего развития параллелизма. Закон Амдала.
- Оценка производительности процессоров и ЭВМ тактовой частотой. Пиковая и реальная производительность, единицы MIPS и FLOPS. Стандартные тесты измерения производительности вычислительных систем. Ливерморские циклы.
- Организация памяти компьютера. Сегментная модель ОЗУ реального и защищённого режимов. Организация виртуальной памяти. Модули и типы основной памяти. Цикл чтения/записи в основной памяти.
- Повышение эффективности основной памяти. Многоуровневая организация памяти. Одно-программный и многопрограммный режимы.
- Архитектура вычислительных систем. Поня-тие и классификация вычислительных систем (ВС). Многомашинные вычислительные системы (ММС). Многопроцессорные вычислительные системы (МПС). Классификация МПС.
- SMP-архитектура. MPP-архитектура. Гибридная архитектура (NUMA). Организация когерентности многоуровневой иерархической памяти.
- Параллельная архитектура с векторными процессорами (PVP). Типы кластеров.
- Основные семейства микропроцессоров. Семейство микропроцессоров Intel. Семейство процессоров SUNSPARK. Семейство микро-процессоров PARISC. Семейство микропроцессоров Alpha. Семейство микропроцессоров PowerPC. Семейство микропроцессоров MIPS.
- Введение в архитектуру компьютерных сетей. Применение компьютерных сетей. Элементы сетевого оборудования. Кабельные линии и каналы связи. Передача данных по линиям связи.
- Беспроводная передача данных. Электромагнитный спектр. Беспроводные линии связи. Мобильные телефонные системы.
- Безопасность в сетях. Основы криптографии. Алгоритмы криптографии с открытым ключом. Цифровые подписи.
- Защита соединений. Конфиденциальность электронной переписки.
Основная литература
- 1 Таненбаум Э., Уэзеролл Д. Компьютерные сети. – 5-е изд. – СПб.: Питер, 2012. – 960 с.: ил.
- 2 Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2003. – 698 с.
- 3 Олифер В.Г., Олифер Н.А. Основы сетей передачи данных. – 2-издание, исправленное. – М.: Национальный открытый университет «ИНТУИТ», 2016. – 220 с.
- 4 Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. – 2-е изд. / В. Л. Бройдо. – СПб.: Питер, 2004. – 703 с.: ил.
- 5 Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 512 С.: ил.
Дополнительная литература
- 6 Богданов А.В., Корхов В.В., Мареев В.В., Станкова Е.Н. Архитектуры и топологии многопроцессорных вычислительных систем. – М.: Интернет-Университет Информационных Технологий, 2004. www.intuit.ru.
- 7 Цилькер Б. Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. – СПб.: «Питер Принт», 2004. – 668 с.
- 8 Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия. 3-е изд. – СПб.: Издательство «Питер», 2006.
- 9 Сенкевич А. В. Архитектура ЭВМ и вычислительные системы: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / А. В. Сенкевич. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 240 с.
- 10 Белугина С. В. Архитектура компьютерных систем. – СПб.: Лань, 2020. – 160 с.
