Архитектура и организация компьютерных систем

Описание: 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.

Количество кредитов: 6

Пререквизиты:

• Программирование на языке С++

Трудоемкость дисциплины:

Компонент: Компонент по выбору

Цикл: 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.

Методы преподавания

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).

Оценка знаний обучающегося

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.

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Форма оценки

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:

 

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:

Темы лекционных занятий

• 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

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.