О курсе
Основной целью курса является получение знаний по основным принципам построения, функционирования и использования современных многомашинных и многопроцессорных вычислительных комплексов, наработка опыта классификации вычислительных систем, овладение методами и средствами моделирования вычислительных систем, а также получение знаний о физическом строении современных многопроцессорных вычислительных систем.
Курс предназначен для подготовки бакалавров по направлению 09.03.04 "Программная инженерия". Пререквизитами данной дисциплины являются: Современные информационные технологии, Электротехника, Алгоритмы и структуры данных, Информатика, Дискретная математика, Раздел математики "Математический анализ", Линейная алгебра и аналитическая геометрия, Иностранный язык. Также требуется опыт алгоритмизации и владение английскими математическими терминами. Дисциплина "Архитектура вычислительных систем" изучается в 6 и 7 семестрах обучения.
В курсе рассматриваются и отличительные черты RISC- и CISC- архитектур, методы адресации и типы команд, компьютеры со стековой архитектурой, система команд, процессоры с микропрограммным управлением; основные функции управляющего устройства процессора, понятие микрооперации, микрокоманды и микропрограммы; основные методы оценка производительности ВС, способы измерения реальной производительности; методы повышения производительности современных ЭВМ, примеры практической реализации вычислительных модулей; основные классы современных параллельных компьютеров, такие как массивно-параллельные системы, симметричные мультипроцессорные системы, системы с неоднородным доступом к памяти, параллельные векторные системы, кластерные системы; простые коммутаторы, алгоритмы арбитража, особенности реализации шин, недостатки шинных структур, составные коммутаторы.
Особое внимание уделяется аналитическим методам анализа вычислительных систем, а также изучению методов и средств программной реализации алгоритмов вычисления на низкоуровневых языках для повышения быстродействия модульных программ.
Результаты обучения
Состава компетенций:
|
Код компетенции
|
Наименование компетенции |
Индикаторы достижения компетенций |
Составляющие результатов освоения (дескрипторы компетенции) |
||
|
Код индикатора |
Наименование индикатора достижения
|
Код |
Наименование
|
||
|
УК(У)-1 |
Способен осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач |
И.УК(У)-1.2 |
Осуществляет поиск, выделяет и ранжирует информацию на основе системного подхода и методов познания для решения задач по различным типам запросов |
УК(У)-1.2В2 |
Имеет практический опыт работы с информационными источниками, опыт научного поиска, создания научных текстов. |
|
УК(У)-1.2У2 |
Умеет соотносить разнородные явления и систематизировать их в рамках избранных видов профессиональной деятельности. |
||||
|
УК(У)-1.2З2 |
Знает принципы сбора, отбора и обобщения информации. |
||||
|
УК(У)-6 |
Способен управлять своим временем, выстраивать и реализовывать траекторию саморазвития на основе принципов образования в течение всей жизни |
И.УК(У)-6.3 |
Способен управлять своим временем, выстраивать и реализовывать траекторию саморазвития на основе принципов образования в течение всей жизни |
УК(У)-6.3В1 |
Владеет навыками использовать источники получения дополнительной информации для повышения уровня общих и профессиональных знаний |
|
УК(У)-6.3У1 |
Умеет находить и использовать источники получения дополнительной информации |
||||
|
УК(У)-6.3З1 |
Знает основные источники получения дополнительной информации |
||||
|
ОПК(У)-1 |
Способен применять естественнонаучные и общеинженерные знания, методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности |
И.ОПК(У)-1.5. |
Демонстрирует способность применять естественнонаучные и общеинженерные знания, методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности |
ОПК(У)-1.5В1 |
Владеет опытом теоретического и экспериментального исследования объектов профессиональной деятельности. |
|
ОПК(У)-1.5У1 |
Умеет решать стандартные профессиональные задачи с применением естественнонаучных и общеинженерных знаний, методов математического анализа и моделирования. |
||||
|
ОПК(У)-1.5З1 |
Знает основы высшей математики, физики, основы вычислительной техники и программирования. |
||||
Результаты обучения:
|
Планируемые результаты обучения по дисциплине |
Индикатор достижения компетенции |
|
|
Код |
Наименование |
|
|
РД 1 |
Применять знания о вычислительной системе как совокупности соответствующих технических программных и административных ресурсах |
И.УК(У)-1.2 И.ОПК(У)-1.5. |
|
РД 2 |
Выполнять расчеты архитектурных и детализированных решений при проектировании вычислительных систем |
И.ОПК(У)-1.5. |
|
РД 3 |
Применять методы управления ресурсами вычислительной системы |
И.ОПК(У)-1.5. |
|
РД 4 |
Выполнять инсталляцию и настройку программного обеспечения компьютерных систем. |
И.УК(У)-6.3 |
|
РД 5 |
Разрабатывать программные и аппаратные средства в соответствии с техническим заданием и с использованием средств автоматизации проектирования |
И.УК(У)-6.3 |
|
РД 6 |
Внедрять, эксплуатировать и обслуживать современные программно-аппаратные комплексы, обеспечивать их высокую эффективность, соблюдать правила охраны здоровья, безопасность труда, выполнять требования по защите окружающей среды. |
И.УК(У)-6.3 И.ОПК(У)-1.5. |
Образовательная программа (ООП/ДОП)
09.03.04 Программная инженерия
Программа курса
Раздел 1. Основные характеристики и состав современных ЭВМ (РД1, РД2)
Лекция 1. Общие сведения о компьютере, процессоре и системы адресации ЭВМ
Лекция 2. Подсистема памяти компьютера
Практическая работа 1. Оценка характеристик параллелизма задач
Раздел 2. Основные понятия архитектуры вычислительных систем (РД2, РД3)
Лекция 3. Характеристики вычислительных систем
Лекция 4. Повышение производительности вычислительных систем и закономерности их развития
Практическая 2. Расчет быстродействия процессора и параметров типового задания вычислительной системы
Раздел 3. Оценка современных компьютеров (РД3, РД5)
Лекция 5 Производительность как вид эффективности
Лекция 6. Формы параллелизма и надежность
Раздел 4. Архитектура параллельных вычислительных систем (РД2, РД3, РД4, РД5, РД6)
Лекция 7. Способы классификации вычислительных систем
Лекция 8. Классы вычислительных систем и особенности их архитектуры
Лабораторная работа 1. Основы языка программирования Ассемблер
Лабораторная работа 2. Математические операции и операции ввода-выхода MASM32
Лабораторная работа 3.Логические операции языка Ассемблер. Умножение и деление
Длительность курса, количественные характеристики, форма аттестации
Продолжительность курса – 18
Трудоемкость освоения курса – 144
Трудоемкость курса – 4 (0/4)
Форма контроля: экзамен
Автор курса
Copyright © 2022
Томский политехнический университет. Все права защищены
Tomsk Polytechnic University, All rights reserved.
- Учитель: Цапко Сергей Геннадьевич