Саратовский государственный технический университет | |||||||
Кафедра Технической физики и информационных технологий | |||||||
Рабочая программа | |||||||
Архитектура вычислительных систем | |||||||
НАИМЕНОВАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ | |||||||
| |||||||
по дисциплине | СД.06 | ||||||
шифр дисциплины по учебному плану | |||||||
наименование дисциплины | |||||||
для специальности | 230105.65 Программное обеспечение вычислительной техники автоматизированных систем | ||||||
код и наименование специальности | |||||||
для направления | |||||||
код и наименование направления | |||||||
Курс | 5 | ||||||
Семестр | 9 | ||||||
Часов в неделю | 4 | ||||||
Курсовая работа | семестр | ||||||
Курсовой проект | семестр | ||||||
Расчетно-графическая работа | семестр | ||||||
Контрольная работа | семестр | ||||||
Экзамен | 9 | семестр | |||||
Зачет | семестр | ||||||
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры | |||||||
2 | октября | 2008 | года, | Протокол № | 2 | ||
число | месяц | год | |||||
Зав. кафедрой | |||||||
подпись |
| ||||||
Рабочая программа обсуждена на заседании УМКС/УМКН | |||||||
2 | октября | 2008 | года, | Протокол № | 2 | ||
число | месяц | год | |||||
Зав. УМКС/УМКН | |||||||
подпись |
| ||||||
ЭНГЕЛЬС, 2008 | |||||||
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.
1.1. Цель преподавания дисциплины:
Цель преподавания дисциплины: является изучение теоретических основ и принципов построения вычислительных машин, систем и сетей, их функциональной и структурной организации, принципов построения и характеристик основных устройств ЭВМ, режимов работы машин, систем и сетей.
1.2. Задачи изучения дисциплины:
приобретение студентами теоретических знаний по вычислительным машинам, системам и сетям и практических навыков работы с ЭВМ и их сетями, сервисными и тестовыми программами
1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых студентами, необходимо для изучения данной дисциплины.
Для успешного изучения курса используются знания полученные в дисциплинах “Операционные системы”, “Введение в специальность” “Основы электроники и электротехники”.
2. Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине.
Студент должен знать: основы цифровой схемотехники, организацию ЭВМ и систем, операционные системы.
Студент должен: уметь включать компьютер, применять теоретические знания.
3. Распределение трудоемкости (час.)дисциплины по темам и видам занятий.
№ модуля | № недели | № темы | Наименование темы | Часы | ||||
всего | лекции | л. з. | пр. з. | СРС | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 | 0 | 8 |
I | 1, 2 | 1 | Введение. | 18 | 4 | 4 | 0 | 10 |
3, 4 | 2 | Архитектура вычислительной системы.. | 18 | 4 | 4 | 0 | 10 | |
II | 5, 6 | 3 | Процессоры II III IV. | 18 | 4 | 4 | 0 | 10 |
7, 8, 9 | 4 | Векторно – конвейерные компьютеры, многопроцессорные векторные суперкомпьютеры.. | 27 | 6 | 6 | 0 | 15 | |
III | 10, 11 | 5 | Характеристика материнских плат. | 18 | 4 | 4 | 0 | 10 |
12, 13 | 6 | Назначение постоянной памяти и основные характеристики микросхем памяти. | 18 | 4 | 4 | 0 | 10 | |
IV | 14, 15 | 7 | Логическая организация памяти. Уровни RAID, аппаратное обеспечение RAID, защита и целесообразность применения RAID. | 18 | 4 | 4 | 0 | 10 |
16, 17 | 8 | Системы ввода-вывода. Характеристика структур с одним общим интерфейсом и много магистральной. Заключение. | 18 | 4 | 4 | 0 | 10 | |
Итого | 100 | 34 | 34 | - | 32 |
4. Содержание лекционного курса
№ темы | Всего часов | №лекции | Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции |
1 | 2 | 3 | |
1 | 2 | 1 | Введение. |
1 | 2 | 2 | Супер-ЭВМ, типы, области применения, основные характеристики. Классификация Флинна. |
2 | 2 | 3 | Архитектура вычислительной системы. |
2 | 2 | 4 | Назначение операционного устройства и шинного интерфейса, назначение сегментных регистров. Регистры общего назначения, регистровые указатели, сегментные регистры, регистры флагового указателя., индексные регистры. Понятие скалярности и конвейеризации. Пример суперскалярной обработки |
3 | 2 | 5 | Процессоры II III IV. |
3 | 2 | 6 | Понятие двойной независимой шины, Netburst. Типы процессорных связей. Основные черты архитектур, преимущества и недостатки RISC архитектуры. ЭВМ со стековой архитектурой, структуры команд, функционирование процессора со стековой организацией памяти. |
4 | 2 | 7 | Векторно - конвейерные компьютеры, многопроцессорные векторные суперкомпьютеры. |
4 | 2 | 8 | Суперкомпьютеры с архитектурой симметричных многопроцессорных систем. |
4 | 2 | 9 | Суперкомпьютеры массивно параллельной архитектуры, суперкомпьютеры с обобщенной архитектурой кластерных систем, систем с массовым параллелизмом и симметричных многопроцессорных систем. Параллельные структуры с распределенной памятью. |
5 | 2 | 10 | Характеристика материнских плат: определение, комплектация, параметры, определяемые чипсетом, эволюция развития. |
5 | 2 | 11 | Определение памяти, классификация памяти по специфике использования. Виды памяти: статическая и динамическая. ( DRAM SRAM ). Классификация микросхем памяти. Структура микросхем памяти. |
6 | 2 | 12 | Назначение постоянной памяти и основные характеристики микросхем памяти. ( ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash Memory ). |
6 | 2 | 13 | Определение кэш-памяти. Основные архитектурные исполнения кэш-памяти. Кэш с прямым отражением, полностью ассоциативный и группово-ассоциативный. |
7 | 2 | 14 | Логическая организация памяти, основные характеристики памяти, варианты организации памяти ЭВМ с целью ускоренья к ней доступа, и обеспечения параллельного доступа. |
7 | 2 | 15 | Дисковая память. Варианты организации дисковых накопителей с целью повышения надежности и скорости доступа. RAID. Уровни RAID, аппаратное обеспечение RAID, защита и целесообразность применения RAID. |
8 | 2 | 16 | Системы ввода-вывода. Характеристика структур с одним общим интерфейсом и много магистральной. |
8 | 2 | 17 | Заключение. |
5. Перечень тем практических занятий
отсутствуют
6. Перечень лабораторных работ
№ темы | Всего часов | № работы | Наименование лабораторной работы |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | 4 | 1 | Приобретение практических навыков по работе с диагностическим и сервисным программным обеспечением |
2 | 4 | 2 | Исследование конфигурации ПЭВМ, изучение дополнительного электронного материала по сборке, обслуживанию и настройке компьютера |
3 | 4 | 3 | Исследование технического состояния и основных характеристик центрального процессора ПЭВМ. |
4 | 4 | 4 | Исследование внешней памяти ПЭВМ. Изучение электронного материала по тестированию накопителей на жестких дисках - 4 часа |
5 | 4 | 5 | Исследование физического и логического формата накопителей на магнитных дисках ПЭВМ- |
6 | 6 | 6 | Исследование компонентов архитектуры ЭВМ - портов ввода-вывода |
7 | 4 | 7 | Исследование устройств связи с пользователем |
8 | 4 | 8 | Исследование способов размещения информации на дисковых накопителях. |
7. Задания для самостоятельной работы студентов
№ темы | Всего часов | Вопросы для самостоятельного изучения | Литература |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | 10 | Введение. | 1, 2,3 |
2 | 10 | Архитектура вычислительной системы.. | 1,4,5 |
3 | 10 | Процессоры II III IV. | 1,7 |
4 | 15 | Векторно – конвейерные компьютеры, многопроцессорные векторные суперкомпьютеры.. | 1, 2,3 |
5 | 10 | Характеристика материнских плат. | 1, 3,7 |
6 | 10 | Назначение постоянной памяти и основные характеристики микросхем памяти. | 1, 4,5 |
7 | 10 | Логическая организация памяти. Уровни RAID, аппаратное обеспечение RAID, защита и целесообразность применения RAID. | 1,2,3,6 |
8 | 10 | Системы ввода-вывода. Характеристика структур с одним общим интерфейсом и много магистральной. Заключение. | 1, 2,6 |
8. Курсовой проект
Не предусмотрен
9.Курсовая работа
Не предусмотрена
10. Расчетно-графическая работа
Не предусмотрена
11. Контрольная работа
Не предусмотрена
12. Экзаменационные вопросы
1. Понятие архитектуры ВС, история и тенденции развития архитектуры ВС. Способы организации и типы ВС. Классификация систем обработки данных по способу построения (одномашинные СОД, вычислительные комплексы, вычислительные системы, системы телеобработки, вычислительные сети).
2. Характеристики и параметры вычислительных систем. Определение эффективности, производительности, загрузки, времени ответа. Характеристики надежности, стоимости. Зависимость характеристик производительности от режимов обработки данных.
3. Параллельная обработка информации. Способы организации параллельной обработки. Типы параллелизма (естественный параллелизм независимых задач, параллелизм независимых ветвей, параллелизм данных).
4. Конвейерная обработка (арифметический конвейер, конвейер команд, макроконвейер).
5. Классификация архитектур ВС по числу потоков команд и данных (ОКМД, МКОД, МКМД).
6. Типы структурной организации МПВК (общая шина, перекрестная коммутация, многовходовые ОЗУ). Особенности организации вычислительных процессов в МПВК (ведущий-ведомый, раздельное выполнение заданий в каждом процессоре, симметричная или однородная обработка информации всеми процессорами).
7. Практическая реализация ММВК и МПВК (на базе ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ, МПВК Эльбрус).
8. Матричные ВС на примере ILLIAC.
9. Векторные ВС на примере CRAY-1.
10. Ассоциативная память. Ассоциативные вычислительные системы.
11. Архитектура современных супер-ЭВМ.
13. Список основной и дополнительной литературы по дисциплине.
Основная:
1. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия. - СПб: Издательство «Питер», 2000
2. Буза как интерфейс между различными уровнями физической системы, Мн.: БГУ, 1994. 3
3. Современные высокопроизводительные компьютеры http :// www. ***** / hardware / svk / .
4. Головкин системы с большим числом процессоров. М.: Радио и связь, 1995.
Дополнительная:
5. http:// parallel. rb / ru / computers / classes. html - основные классы современных параллельных компьютеров.
6. 6 http://www. hpc. *****/KOI/CJURSES/ Учебные курсы по высокопроизводительным вычислениям.
7. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия - Санкт-Петербург, 2001.
14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники
Вычислительная техника непосредственно используется на лабораторных занятиях.
Рабочую программу составил ____________
асс. кафедры «ТФИ»
Манаков ВВ
