Architecture and organization of computer systems

Description: he discipline describes the historical aspect of the evolutionary development of computer equipment, data processing systems, methods of their classification and criteria for evaluating technical characteristics. The main scientific and practical directions that form the basis for improving the functional characteristics of computers and systems based on them are considered. The discipline allows you to acquire knowledge on the architectural features of multiprocessor and multi-machine computing systems, introduces the basic principles of the organization of computer networks.

Amount of credits: 6

Пререквизиты:

• C++ Programming

Course Workload:

Component: Component by selection

Cycle: Base disciplines

Goal

• 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.

Objective

• 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.

Learning outcome: knowledge and understanding

• 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.

Learning outcome: applying knowledge and understanding

• 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.

Learning outcome: formation of judgments

• Формировать суждения в сфере инновационного менеджмента и стратегического планирования.

Learning outcome: communicative abilities

• 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.

Learning outcome: learning skills or learning abilities

• 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.

Teaching methods

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).

Assessment of the student's knowledge

Teacher oversees various tasks related to ongoing assessment and determines students' current performance twice during each academic period. Ratings 1 and 2 are formulated based on the outcomes of this ongoing assessment. The student's learning achievements are assessed using a 100-point scale, and the final grades P1 and P2 are calculated as the average of their ongoing performance evaluations. The teacher evaluates the student's work throughout the academic period in alignment with the assignment submission schedule for the discipline. The assessment system may incorporate a mix of written and oral, group and individual formats.

The evaluating policy of learning outcomes by work type

Evaluation form

The student's final grade in the course is calculated on a 100 point grading scale, it includes:

• 40% of the examination result;
• 60% of current control result.

The final grade is calculated by the formula:

 

Where Midterm 1, Midterm 2are digital equivalents of the grades of Midterm 1 and 2;

E is a digital equivalent of the exam grade.

Final alphabetical grade and its equivalent in points:

The letter grading system for students' academic achievements, corresponding to the numerical equivalent on a four-point scale:

Topics of lectures

• Архитектура, эволюция и классификация вычислительных устройств и систем
• Характеристики компьютеров различных классов: большие компьютеры; малые компьютеры; микрокомпьютеры; суперкомпьютеры
• Информационно-логические основы построения вычислительных систем
• Развитие архитектуры и параллелизм вычислений
• Оценка производительности процессоров и ЭВМ тактовой частотой
• Организация памяти компьютера
• Повышение эффективности основной памяти
• Архитектура вычислительных систем
• SMP-архитектура
• Параллельная архитектура с векторными процессорами (PVP)
• Основные семейства микропроцессоров
• Введение в архитектуру компьютерных сетей
• Беспроводная передача данных
• Безопасность в сетях
• Защита соединений

Key reading

• 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.

Further reading

• 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.