Программа курса (syllabus) (стр. 4 )

Цель: определить признаки различия архитектур.

ЗАДАНИЯ: 1.построить структурную схему компьютера для архитектуры фон Неймана. 2.п1. для гарвардской архитектуры. 3Построить таблицу сравнительных характеристик предыдущих архитектур.

4.Определить концентрированную схему размещения элементов компьютера.5..Определить шинную схему конструирования компьютера. 6:. Составить дерево разнообразия компьютеров

7.Составить сравнительную таблицу многообразия серверных компьютеров.

№2.Разборка-сборка компьютера.

Цель: Получить практические навыки. (4 час.,тема 1,3)

ЗАДАНИЯ:1.Получить компьютер и определить его работоспособность.2Разобрать компьютер на составляющие, записывая порядок разборки и размещения отдельных блоков.3.Составить схему размещения электронных элементов на материнской плате.4.Составить конструктивную схему компьютера, указав места и виды разъемов соединений и их тип.5. Собрать компьютер и убедиться в его работоспособности.

№3Исследование информационной архитектура компьютера. (4час., тема 2,4)

Цель: Определить элементы информационной архитектуры и их возможности.

ЗАДАНИЯ: 1.Составить схемы форматов команд и данных компьютера.2.Составить схему многообразия команд компьютера, разделив их на группы пофункциональному и информационному признаку. 3.Отрисовать схему размещения управляющих данных в регистре флагов. 4. Написать небольшую программу на ассемблере для демонстрации обработки данных (каждому - свое). 5. Отрисовать схему конвейра для NetBurst.

№4 исследование системы прерываний компьютера.(4час., тема 4, 5)

Цель: Освоение структуры, функций, работы схем прерываний.

ЗАДАНИЯ:1.Построить дерево типов прерываний в компьютере. 2.Построить схему трассировки микропроцессора и описать группы информационных контактов.3. Построить функциональную схему подключения схем обработки прерываний и внешних устройств к микропроцессору.4. Описать алгоритмы работы команд IN, OUT, INT n. Запустить одну из программ по личному заданию.5. Определить многообразие схем обработки прерываний, выпускаемых промышленностью и составить таблицу их сравнительных характеристик.6. Описать разницу работы схемы прерыванийIA32-64 вreal и protect моде

№5. Исследование архитектуры физических и логических(вентильных) схем и функциональных устройств компьютера.(4 час.,тема 3)

Цель: Получение знаний по низкоуровневой архитектуре.

ЗАДАНИЯ: 1.Отрисовать и описать многообразие вентильных схем (примитивов), в т. ч. многовходовых. 2.Построить таблицу типологических многообразий изготовления схем на физическом уровне. .Построить и описать схему типовой организации ПЛМ. 4.Построить карту Карно для логического устройства на 6 входов и 2 выхода. Построить логическую схему для заданных функций.5. Построить логические схемы мультиплексора, демультиплексора, дешифратора, на4 входа, используя обозначения Таненбаума.

№6. Исследование вариантов организации триггеров и схем из них (6час., тема 3, 4)

Цель: освоение элементов хранения и представления информации.

ЗАДАНИЯ: 1.Отрисовать и описать многообразие триггеров. Составить сравнительные характеристики (таблица0. 2.Построить схему двухразрядного регистра на 2 типах триггеров и описать различие в их работе. 3. Построить сдвиговый регистр на 4 бита.4.Отрисовать и описать схему памяти из 4 ячеек по 4 бита каждая. 5. Сконструировать 4 разрядный сумматор и описать его работу.

№7.Исследование шинной и сетевой организации и процессов в компьютере (4 час.,тема 2,4, 5 )

Цель: Создание локальной компьютерной сети. Определение типа внешнего устройства и механизма его подключения к компьютеру

ЗАДАНИЯ: 1. Спроектироваить топологию (по заданию преподавателя) локальной сети из 3 компьютеров. 2. Определить оборудование необходимое для построения сети. 3. Определить По для сети и места его размещения. 4. Построить сеть и провести ее темтирование. 5. Построить отчет по работе и защитить его.

Трудоемкость– аудит., дом: 1-4,4час. 2- 4,4час. 3 -4,4час. 4-4,4час. 5- 4,4час. 6- 6,6час. 7- 4,4час.

Всего: (30,30)

3.3 Самостоятельная работа студентов

Планы СРСП. Разбор сложных вопросов. Выдача консультации и сдача семестровых заданий -1, 2.

Планы СРС По заданиям преподавателя на лекциях. Работа с лекциями – Mind Map, подготовка к лекциям, лабораторным занятиям, выполнение семестровых заданий. Исследование микроархитектуры НР сервера

Изучение методики работы на 3D принтере. Использование GPU как вычислительного кластера.

3.4 Список литературы

1. Архитектура компьютера. 2007г. (гл.1,2,3, 4, 5 )

2. 4.К. Хаммахер и др. Организация ЭВМ. БХВ, Питер, 2004г.

3. Аппаратные интерфейсы ПК., 2008 г.

4.Stallings Wiliam. Operating systems. Internals and Design principles. 2011г. (гл1,2)

5.С. Пахомов. Революция в мире press. ru.

6/ М. Пошехонов. Архитектура современных GPU. Radeon. ru.

3.5 Вопросы2015арх

Глоссарий, словарь используемых терминов, создается обучаемым самостоятельно на основе литературы, интернет ссылок, и собственного восприятия усваиваемых знаний. Ключевые слова являются основой для создания собственного глоссария и, одновременно, вопросом, который требует ответа.

«.. Ключевые слова: PCI, интерфейс, DCI, 3d rendering, процессор, суперскалярная архитектура, FPU, MESI, конвейеризация, managed mode, самотестирование, устройство управления памятью, алгоритм функционирования, BTB, branch, target, кэш, память, буфер, TLB, translation, pentium pro, IA-32, архитектура, динамическое исполнение программы, глубокое предсказание ветвлений, анализ потока данных, опережающее исполнение команд, SIMD, инструкция, микропроцессор, MMX, extension, SIMD-расширение, вещественная арифметика, байт, сложение, производительность, увеличение производительности, ПО, двойная независимая шина, шина, масштабируемость, SSE, регистр управления, бит, single precision, операции, SSE2, ядро, dual independent bus, DIB, CPU, core, разрядность, кэш данных, trace, cache, микрооперация, функциональный контроль, FRC, quad, тактовая частота, информация, адрес, АЛУ, длина конвейера, гиперконвейер, микроархитектура NetBurst, офисные приложения, механизмы, модуль ядра, контроллер прерываний, ПДП, CMOS, LPT, APR, BIOS, Basic, input, output, system, ПЗУ, программное обеспечение, POST, power, setup, программа, значение, поиск

динамическое исполнение программы. Этот термин определил 3 способа обработки данных:

глубокое предсказание ветвлений (с вероятностью > 90% можно предсказать 10 = 15 ближайших переходов); анализ потока данных (на 20-30 шагов вперед посмотреть программу и определить зависимость команд по данным или ресурсам); опережающее исполнение команд (ЦП P6 может выполнять команды в порядке, отличном от их следования в программе).

Ключевые слова: декодирование, вычисление, эффективный адрес, микропроцессор, программная модель, фирма, супервизор, программная модель пользователя, Дополнение, программная модель супервизора, безопасность, Указатель стека, исключение, бит, режим пользователя, супервизора, распараллеливание функций, снупинг, доступ, система арбитра, арбитраж

Ключевые слова: интегральная схема, математический сопроцессор, обработка сигналов, log, IEEE, electronic engineering, standard, binary, floating-point arithmetic, вещественное число, знаковый бит, экспонента, мантисса, single precision, extended precision, nan, IA-32, floating point, FPU, вещественная арифметика, интеграция, суперскалярная архитектура, команда, ПО, ступень конвейера, процессор, MMX, SSE, SSE2, базовая, программная модель, стек, слово, регистр управления, регистр состояния, указатель команд, указатель, доступ, ST, поле, TOS, инкремент, значение, регистр, программирование, байт, переполнение, потеря точности, деление, денормализация, операции, PC, точность, тег, действительное число, информация, группа, сложение, целое число, исключение, средство синхронизации, фирма, интерфейс, архитектура, обмен информацией, CIR, производительность, coprocessor, interface, регистр команд, регистр адреса

Ключевые слова: контекст, ПО, кэш, память, оперативная память, модуль ядра, адрес, flat, model, программа, разрядность, логический, адресное пространство, винчестер, пространство, физический адрес, трансляция, отображение, принцип временной и пространственной локальности программы, принципом временной локальности, операции, кэширование данных, байт, тег, бит, бит значимости, блок памяти, значение, процессор, алгоритм, IA-32, MMX, pentium pro, микрооперация, среднее время, время доступа, DRAM, SRAM, CDRAM, cached dram, SDRAM, synchronous dram, RDRAM, rambus, EDO, BEDO, burst, EDO DRAM, data rate, RAS, CAS

Ключевые слова: ПО, RISC, instruction set, computer, компьютер, сокращенный набор команд, процессор, SUN, SPARC, MIPS, корпорация, IDC, архитектура, PA-RISC, IA-32, память, целый, IBM, power, powerpc, digital, equipment, alpha, суперскалярность, алгоритм, DEC, ступень конвейера, FRF, BIU, pentium pro, register renaming, пиковая производительность, интерфейс, производительность, АЛУ, буфер, параллелизм, битовые операции, адресная арифметика, MFLOPS, SGI, VMS

Основные особенности RISC-процессоров:

Сокращенный набор команд (от 80 до 150 команд). Большинство команд выполняется за 1 такт. Большое количество регистров общего назначения. Наличие жестких многоступенчатых конвейеров. Все команды имеют простой формат, и используются немногие способы адресации. Наличие вместительной раздельной кэш-памяти. Применение оптимизирующих компиляторов, которые анализируют исходный код и частично меняют порядок следования команд.

RISC-процессоры 3-го поколения Самыми крупными разработчиками RISC-процессоров считаются Sun Microsystems (архитектура SPARC - Ultra SPARC), IBM (многокристальные процессоры Power, однокристальные PowerPC - PowerPC 620), Digital Equipment (Alpha - Alpha 21164), Mips Technologies (семейство Rxx00 -- R 10000), а также Hewlett-Packard (архитектура PA-RISC - PA-8000).

Все RISC-процессоры третьего поколения:

являются 64-х разрядными и суперскалярными (запускаются не менее 4-х команд за такт); имеют встроенные конвейерные блоки арифметики с плавающей точкой; имеют многоуровневую кэш-память. Большинство RISC-процессоров кэшируют предварительно дешифрованные команды; изготавливаются по КМОП-технологии с 4 слоями металлизации.

Ключевые слова: ПО, суперкомпьютер, MFLOPS, пиковая производительность, GFLOPS, супер-ЭВМ, gaas, время такта, производительность, увеличение производительности, параллельная обработка данных, конвейерная обработка, операции, закон Амдала, параллельная обработка, ATLAS, конвейерная обработка данных, CDCS, векторно-конвейерные компьютеры, PVP, MIMD, конвейерные функциональные устройства, high-speed, межпроцессорный, массивно-параллельные компьютеры с распределенной памятью, коммуникационная среда, мощность, процессор, доступ, значение, архитектура, коммуникационное оборудование, IBM, единое адресное пространство, память, локальная память, виртуальное, адресное пространство, реальная производительность, параллельные компьютеры с общей памятью, SMP, exemplar, SUN, Ethernet, Ada, интерфейс передачи сообщений, MPI, message passing, interface, режимы передачи, компьютер, длина полупроизводительности, длина, LINPACK, программа, MPP, NAS, benchmarking, Top500, TFLOPS, инсталляция, center, место, ASC, RED, earth, simulator, список, HPFS, реализация интерфейса, ASL, площадь, кластер, gigabit, MVS, AMD, infiniband….»