Рабочая программа учебной дисциплины «Архитектура вычислительных систем» Специальность: 230201 «Информационные системы и технологии» icon

Рабочая программа учебной дисциплины «Архитектура вычислительных систем» Специальность: 230201 «Информационные системы и технологии»



Смотрите также:


ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»





Согласовано





Утверждаю

^ Зав. кафедрой ИС и ВТ

доцент Е.Б. Мазаков





Зав. кафедрой ИС и ВТ

доц. Е.Б. Мазаков




^ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Архитектура вычислительных систем»


Специальность: 230201 «Информационные системы и технологии»

Квалификация (степень) выпускника: специалист

^ Форма обучения: очная

Составитель: доцент В.В. Спиридонов


Санкт-Петербург

2012

1. Цель и задачи дисциплины

Целью курса "Архитектура вычислительных систем" является усвоение базовой совокупности знаний о принципах организации современных вычислительных систем, на основе которой студенты могли бы самостоятельно оценивать возможности различных вычислительных систем, принимать решения о выборе типа вычислительной системы и особенностях разработки программного обеспечения в зависимости от класса решаемых задач.

Задачи дисциплины - ознакомление студентов с основными принципами организации и функционирования вычислительных систем; важнейшими этапами и тенденциями в развитии вычислительных систем; методами оценки параметров компонент и систем в целом.


^ 2. Место дисциплины в структуре ООП

Курс «Архитектура вычислительных систем» входит в состав специальных дисциплин подготовки специалистов по специальности «Информационные системы и технологии» и изучается студентами в течение 7 семестра при очной форме обучения или 9 семестра при очно-заочной и заочной формах обучения.

Для освоения курса обучающийся должен изучить дисциплины «Математика», «Информатика», «Архитектура ЭВМ и систем», «Управление данными», «Теория информационных процессов и систем».


^ 3. Требования к результатам освоения дисциплины:

В результате изучения дисциплины студент должен овладеть основами знаний по дисциплине, формируемыми на нескольких уровнях:

Иметь представление: об общих принципах построения и функционирования вычислительных систем, основных концепциях параллелизма, используемых в ВС, особенностях программного обеспечения для работы в параллельных системах.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: архитектуру многомашинных и многопроцессорных ВС, вычислительных сетей, технологии распределенной обработки, основные принципы организации и функционирования вычислительных систем, их компоненты, характеристики, возможности и области применения в информационных системах.

    Уметь: уметь самостоятельно разбираться в особенностях организации различных вычислительных систем; применять на практике инженерные методы расчета параметров вычислительных систем и соответствующие математические модели; определять основные технические противоречия в системе (устройстве), мешающие ее совершенствованию, и находить пути их разрешения в процессе модификации и проектирования программного обеспечения информационных систем..

Владеть: математическими моделями вычислительных процессов и структур ВС; методами и средствами программирования распределенных ВС и сетей; методами выбора архитектуры, соответствующей принимаемым концепциям разработки программных средств информационных систем.

^ 4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоёмкость дисциплины составляет 100 часов.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестр

7

^ Аудиторные занятия (всего)

32

32

В том числе:







Лекции

16

16

Практические занятия (ПЗ)

16

16

Семинары (С)





Лабораторные работы (ЛР)





^ Самостоятельная работа (всего)

68

68

В том числе:







Курсовой проект (работа)





Расчётно-графические работы





Реферат





^ Другие виды самостоятельной работы:

16

16

Работа с литературой

52

52

Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)

Экзамен

Экзамен

Общая трудоёмкость час

зач. ед.

100

100








^ 5. Содержание дисциплины

5.0. Содержание дисциплины по ГОС (СД.06)

Способы организации и типы ВС; параллельная обработка информации: уровни и способы организации; реализация в многомашинных и многопроцессорных ВС; операционные конвейеры; векторные, матричные, ассоциативные системы; однородные системы и среды; RISC-архитектуры; развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования; основы метрической теории ВС; технология распределенной обработки данных.

^ 5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

Введение

Цель и задачи курса, его роль в подготовке специалистов по ПОВТ и АС и взаимосвязь с другими дисциплинами специальности. Сложные вычислительные задачи и развитие высокопроизводительных вычислительных систем. Роль отечественных ученых в разработке теории и создании ВС. Взаимосвязь программных и аппаратных средств при разработке и функционировании вычислительных систем.

2

Общие сведения о вычислительных системах

Способы организации и типы ВС. Основные показатели вычислительных систем, методы их оценки. Классификация вычислительных систем. Особенности и области применения ВС различных классов. Режимы работы ВС. Параллельная обработка информации: уровни и способы организации. Основные уровни и формы параллелизма. Принципы построения высокопроизводительных ВС. Пути повышения производительности ВС. Закон Амдала. Параллельная обработка: реализация в многомашинных и многопроцессорных ВС.

3

Организация параллельной обработки в ВС

Параллелизм уровня операций и команд. Микроархитектура для его поддержки. Конвейерное исполнение команд и операций. Неупорядоченное исполнение команд, основные схемы (scoreboard, Томасуло). Конвейер команд: предсказание переходов, основные схемы. Операционные конвейеры. Векторный параллелизм. Параллелизм независимых ветвей, вариантов и задач. Средства разработки параллельных программ: OpenMP, MPI, конструкции языков параллельного программирования

4

Векторные, матричные и ассоциативные ВС

Векторные процессоры: этапы развития. Векторно-конвейерные и векторно-параллельные системы. Векторная вычислительная система STAR-100. Векторные системы CRAY. Матричные процессоры: основные разновидности. Вычислительные системы SOLOMON и ILLIAC-IV. Особенности организации ассоциативных процессоров. Ассоциативные системы STARAN и PEPE. Векторные, матричные и ассоциативные системы: функциональные и структурные особенности

5

Многопроцессорные и однородные ВС

Многопроцессорные вычислительные системы: разновидности и развитие архитектуры. Многопроцессорные системы Burroughs, Cray. Отечественные вычислительные системы Эльбрус, МИНИМАКС, МИКРОС, МВС. Современные многопроцессорные системы. Организация доступа к памяти в ВС. Сети межсоединений ВС. Однородные системы и среды. Системы с перестраиваемой структурой. Основы метрической теории ВС. Средства моделирования ВС

6

ВС со специальной архитектурой

Специальные архитектуры ВС. Систолические массивы и системы обработки сигналов. Транспьютеры. RISC-архитектуры. Функционально-ориентированные архитектуры. Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования. ЛИСП-машины, ПРОЛОГ-машины и др.


^ 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

7

1

Дипломное проектирование



+



+







2

Проектирование информационных систем

+

+

+

+

+

+

+


^ 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекции

Прак.

зан.

Лаб.

зан.

Семин.

СРС

Всего

час.

1

Введение

1










8

9

2

Общие сведения о вычислительных системах

2

2







12

16

3

Организация параллельной обработки в ВС

5

6







12

23

4

Векторные, матричные и ассоциативные ВС

2










10

12

5

Многопроцессорные и однородные ВС

4

6







14

24

6

ВС со специальной архитектурой

2

2







12

16


^ 6. Лабораторный практикум: не предусмотрен.

7. Практические занятия:

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование практических занятий

Трудо-ёмкость

(час.)

1

2

Оценка производительности ВС с учетом возможных отказов отдельных подсистем

2

2

3

Изучение регистровой архитектуры ЭВМ

2

3

3

Ознакомление с системами параллельного программирования MPI и OpenMP

4

4

5

Программирование задач для решения на нескольких ЭВМ

2

5

5

Оценка параметров сетей межсоединений вычислительных систем

2

6

5

Изучение принципов настройки программируемых структур типа FPGA

2

7

6

Анализ возможностей специализированных архитектур

2


^ 8. Курсовой проект (работа): не предусмотрен.


9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

1. Цилькер, Б.Я. Организация ЭВМ и систем: учебник для вузов / Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов. – СПб.: Питер, 2010. – 668 с.

2. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2002, 2007.


б) дополнительная литература

3. Хорошевский, В.Г. Архитектура вычислительных систем: учеб. пособие для вузов / В.Г. Хорошевский. – 3-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005. - 512 с.

4. Хамахер, К. Организация ЭВМ / К. Хамахер, З. Вранешич, С. Заки.- 5-е изд. – СПб.: Питер, 2003. - 848 с.

5. Копейкин, М.В. Организация ЭВМ и систем: (память ЭВМ): учеб. пособие / М.В. Копейкин, В.В. Спиридонов, Е.О. Шумова. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2004. - 153 с.


в) программное обеспечение: Microsoft Visual Studio, MASM, MPICH2.

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: ресурсы Интернет.


10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

a) кафедральный компьютерный центр


_____________________________________________________________________________

Разработчики:

кафедра ИС и ВТ доцент В.В. Спиридонов





Скачать 115,63 Kb.
Дата конвертации23.10.2013
Размер115,63 Kb.
ТипРабочая программа
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы