Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура




НазваниеУчебно-методический комплекс по дисциплине архитектура
страница2/11
Дата публикации13.12.2013
Размер0.75 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
shkolnie.ru > Информатика > Учебно-методический комплекс
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
^

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ



АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

для высших учебных заведений по специальности

22.04 - Программное обеспечение вычислительной техники и

автоматизированных систем
Курс-2

Семестр - 3 Экзамены - 3 семестр

Лекции - 48

Лабораторные занятия - 16

Практические занятия - 16

-----------------------------------------------

Аудиторные занятия - 80

Индивидуальные занятия (СКР) -16

Самостоятельная работа - 44

------------------------------------------------

Всего часов - 140


Ленинград

1989

1. ПРЕДИСЛОВИЕ
В результате изучения дисциплины студенты должны:

1) знать основные типы архитектур современных вычислительных систем (ВС), принципы их организации и функционирования;

2) уметь проводить качественное и количественное сравнение систем различных типов при анализе их производительности или эффективности применения для решения задач различных классов;

3) иметь представление об основных направлениях развитии исследований в области архитектуры ВС и наиболее значительных перспективных проектах ВС.
Настоящему курсу должно предшествовать изучение дисциплин "Организация и Функционирование аппаратных и программных средств ЭВМ".
^ 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Содержание учебных занятий

2.1.1. Введение

Предмет и задачи дисциплины, связь с другими дисциплинами учебного плана. Понятие архитектуры ВС, история и тенденции развития архитектуры ВС. Способы организация и типы ВС, ориентированных на различные области применении и режимы обработки данный. Особенности качественного и количественного исследования архитектуры ВС.
^ 2.1.2. Параллельные процессы и вычислительные комплексы

Параллельная обработка информации. Уровни и способы организации параллелизма. Принципы реализации параллелизма в архитектурах ВК. Реализация параллелизма в многомашинных и многопроцессорных ВК. ВК, управляемые контроллерами, протоколами данных и потоками запросов. ВК типов ОКМА, МКОД и МКМД,, ВК с динамической архитектурой.
^ 2.1.3. Архитектура ВС для числовой обработки данным

Операционные конвейеры. Векторные и матричные системы. Ассоциативные системы. Однородные системы и среды. Системы на систолических процессорах для векторно-матричных операций и решения систем линейных алгебраических уравнений. Числовая обработка данных в системах с динамической архитектурой.
^ 2.1.4. Архитектура ВС для обработки сигналов и изображений

Задачи анализа и синтеза сигналов. Принципы построения ВС для цифровой обработки сигналов. Цифровые сигнальные процессоры на СБИС. Гибридные функционально-ориентированные процессоры. RISC-архитектуры. Систолические процессоры быстрого преобразования Фурье (БПФ) и ДПФ - процессоры для обработки многомерных сигналов.

^ 2.1.5. Архитектура ВС, ориентированных на

средства и объекты программирования

Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования. Проекты систем SIMBOL, SWARD, процессор iAPX432. ЛИСП-машины, Пролог-машины, Сиолток-машины. Процессоры файлов.
^ 2.1.6. Основы метрической теории ВС.

Характеристики и модели производительности ВС

Предмет и задачи теории. Ресурсы ВС, их параметры и характеристики. Понятия производительности, надежности, стоимости Критерии и оценки качества функционирования ВС. Микро и макроанализ производительности ВС. Операционные графовые модели вычислительных процессов. Сети Петри и их расширения. Стохастические свойства и связь моделей различных типов.
^ 2.1.7. Методы и средства оценивания характеристик

производительности ВС

Аналитические методы анализа на основе марковских моделей и моделей массового обслуживания. Имитационно-аналитические методы на основе сетевых моделей. Пакеты программ моделирования и расчета характеристик ВС на основе графовых и сетевых моделей. Методы и средства измерения характеристик ВС. Модели рабочей нагрузки ВС.
2.1.8. Заключение

Новые идеи в развитии архитектуры ВС. Концепции машин 5-го поколения и последующих поколений. Нейрокомпьютеры.
^ 2.2. Индивидуальные самостоятельные занятия (СКР)

2.2.1. Изучение способов организации параллелизма - 4 часа.

2.2.2. Изучение методов построение векторных и

конвейерных BС. - 4 часа.

2.2.3. Изучение принципов проектирования ВС на основе

RISC и CISC~ архитектур - 4 часа.

2.2.4. Изучение ВС, ориентированных на

перспективные языковые средства:

Пролог-машины и Смолток-машины - 4 часа.
^ 2.3. Практические занятия

2.3.1. Освоение языковых средств и разработка заданий

для пакетов программ имитационного

моделирования структур параллельных ВС - 4 часа.

2.3.2. Изучение системы команд и разработка программ

управления БИС сигнального процессора - 4 часа.

2.3.3. Построение графовых и сетевых операционных

моделей ВС и их анализ методами

имитационно-аналитического моделирования - 4 часа.

2.3.4. Разработка заданий и планирование экспериментов по

определению характеристик производительности ВС - 4 часа.
^ 2.4. Лабораторные занятия

2.4.1. Сравнительный анализ структур параллельных ВС,

управляемых контроллерами, с помощью

пакетов программ имитационного моделирования - 4 часа.

2.4.2. Моделирование конвейерных и матричных архитектур ВС

для числовой обработки данных - 4 часа.

2.4.3. Исследование работы БИС сигнального процессора - 4 часа.

2.4.4. Исследование графовых и сетевым моделей ВС

с помощью пакетов программ моделирования и

расчета характеристик производительности - 4 часа.
Расчет учебных часов по видам занятий

№пп

Наименование тем

Объем учебных часов

всего

ауд зан

инд зан (СКР)

сам раб

лекц

лаб раб

практ раб

зан с ЭВМ

сем

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1.

Введение

2

2




-

2










3

2.

Параллельные процессы и вычислительные комплексы

26

16

4

6

8

4

4

4

3

3.

Архитектура ВС для числовой обработки данных

24

12

4

8

8

4

-

4

3

4.

Архитектура ВС для обработки сигналов и изображений

26

16

4

6

8

4

4

4

3

5.

Архитектуры ВС, ориентированные на средства и объекты программирования

18

6

4

8

6

-

-

-

3

6.

Основы метрической теории ВС. Характеристики и модели производительности ВС

20

12

-

8

6

2

4

2

3


7.

Методы и средства оценивания характеристик производительности ВС

20

14

-

6

8

2

4

2

3

8.

Заключение

4

2




2

2










3




Итого

140

80

16

44

48

16

16

16





3. ЛИТЕРАТУРА

3.1. Основная

1. Вычислительные комплексы, системы и сети / А.М.Ларионов, С.А.Майоров., Г. И. Новиков: Учебник для вузов. Л:Энергоиздат. Леиингр.отд-ние, 1987.

2. Системы параллельной обработки: Пер. с англ. /Под ред. Д.Иванса -М.: Мир, 1985.

3. Компьютеры на СБИС: в 2-х кн.: Пер с япон./Моотока Т., Томита С., Танака Х.и др. –М.: Мир, 1988.

4. Фути К., Судзуки И. Языки программирования и схемотехника СБИС: Пер. с япон. -М.: Мир, 1988.

5. Гамкрелидзе С.А., Завьялов А.В. и др. Цифровая обработка информации на основе быстродействующих БИС. М.: Энергоатомиздат, 1988.

6. Байцер Б. Микроанализ производительности вычислительных систем. -М.: Радио и связь, 1983.
3.2. Дополнительная

1. Головкин Б.А. Параллельные вычислительное системы. – М.:Наука, 1980.

2. Ферради Д. Оценка производительности систем . –М.: Мир, 1981.

3. Хорошевский В. Г. Инженерный анализ функционирования вычислительных машин и систем. -М.: Радио и связь, 1987.

4. СБИС для распознавания образов и обработки изображений. - М.:Мир, .1988.

Программу составили:

канд.техн.наук, доцент В.А.Кирьянчиков

канд.техн.наук, доцент Н.Н.Варлинский
Председатель НМС по специальности

22.04 - Программное обеспечение

вычислительной техники и автоматизированных

систем, профессор В.И.Тимохин


^ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

^ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ










УТВЕРЖДАЮ




Декан ФИ и ВТ




/Сидоркина И.Г./




____ ______________ 2012 г.







^ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА




по АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

для направления (ий) (специальности (ей)

230100 – Информатика и вычислительная техника,

специальность 230105.65 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем

Дисциплина закреплена за кафедрой Информатики и системного программирования

приказом

№ 133-П

от

16.06

2006 г.




Курс

3




Семестр

6




^ Распределение учебного времени

Общая трудоёмкость по ГОС

100

часов

Трудоёмкость по учебному плану

90

часов

Лекции

34

часов

Лабораторные занятия

17

часов

Практические (семинарские) занятия

нет

часов

Всего аудиторных занятий

51

часов

Курсовой проект в

нет

семестр

Курсовая работа в

нет

семестр

РГР, реферат, К.Р.

6

семестр

Самостоятельная (внеаудиторная) работа студентов

39

часов

Экзамен во

-

семестре

Зачёт в

6

семестре




Йошкар-Ола

2012




Разработчик(и)

доцент

каф. ИВС




/Е.С. Васяева/

















































РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании кафедры, за которой закреплена дисциплина


Информатики и системного программирования (ИиСП)

(наименование кафедры)

29.05.12 г.

(Дата)

Протокол № 12













Заведующий кафедрой ИиСП




М.Н. Морозов

(Подпись)













Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающей(ими) кафедрой(ами) специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану







Председатель методической

Комиссии ФИиВТ



(Подпись)


А.А.Кречетов










Методист УМУ



(Подпись)



(И.О. Фамилия)







  1. При разработке рабочей программы использованы:

  • Государственный общеобразовательный стандарт по специальности 220400 «Программное обеспечение автоматизированных систем», утвержденный Госстандартом России 27 марта 2000 года.

  • Учебный план специальности 220400 «Программное обеспечение автоматизированных систем» направления подготовки 654600 "Информатика и вычислительная техника" от 17 мая 2004 года.

  • Указатель соответствия между Перечнем направлений подготовки и специальностей высшего профессионального образования и Общероссийским классификатором специальностей по образованию ОК 009-2003 (приказ МИНОБРАЗОВАНИЯ РОССИИ  4482
    от 04.12.2003).    

2. Обязательный минимум содержания программы в соответствии с государственным стандартом.

СД.06 Архитектура вычислительных систем 100 часов
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.


^ Раздел 1. Цели и задачи дисциплины, ее место в подготовке специалиста (в т.ч. позиции: «должен знать», «должен уметь»)


    1. Цели и задачи дисциплины


Целью дисциплины «Архитектура вычислительных систем» является получение студентами знаний об известных архитектурах вычислительных систем, принципах построения и исследования моделей систем обработки данных.

В ходе изучения дисциплины «Архитектура вычислительных систем» студенты должны приобрести необходимые знания о различных принципах управления и режимах работы вычислительных систем; об основных способах повышения производительности систем обработки данных; об особенностях, принципах построения и функционирования основных видов архитектур вычислительных систем. Студенты должны уметь применять полученные знания при проектировании вычислительных систем для различных классов задач; оценивать основные параметры трудоемкости для заданного класса задач и определять вид вычислительных систем для эффективного его решения.


    1. Связь с другими дисциплинами


Дисциплина «Архитектура вычислительных систем» основывается на ранее изученных дисциплинах «Программирование на языке высокого уровня», «Схемотехника ЭВМ», «Теория автоматов», «Дискретная математика», «Организация ЭВМ и систем».

Знания, полученные при изучении данной дисциплины должны найти применение в таких курсах, как «Сети ЭВМ и телекоммуникации», в дисциплинах специализации (ДС) и в процессе дипломного проектирования.
Раздел 2. Содержание дисциплины

^ 2.1. Общий план изучения дисциплины


Наименование тем

Виды занятий (количество часов)

Лекции

Практ.

занятия

Лаборат. занятия

Консуль-тации

^ Самост. работа

Индив. работа

1. Архитектура систем обработки данных. Принцип программного управления

2
















2. Классификация систем обработки данных. Режимы обработки данных

4
















3. Развитие архитектуры однопроцессорных ВС. Комплексирование в вычислительных системах

4
















4. Параллельная обработка данных

6










4




5. Сопроцессирование. Организация систем ввода вывода

4
















6. Организация подсистемы памяти

6










4




7. Организация конвейерной обработки

4










2




8. Многопроцессорные вычислительные системы

2




2




3




9. Архитектуры с сокращенным набором команд

2










4




10. Машины, управляемые потоком данных













4




11. Организация конвейерной обработки в современных высокопроизводительных процессорах







2




6




12. Исследование стохастических сетевых моделей вычислительных систем







4




10




13. Синтез структуры вычислительных систем оперативной обработки данных







4










14. Определение характеристик мультипроцессорных вычислительных систем







2










15. Исследование особенностей выполнения команд ПЭВМ на основе процессора Pentium







4




2




Итого

34




18




39




^ 2.2. График самостоятельной работы студентов

^ Виды работ

Недели




1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Работа над лекциями

л

1

л

2

л

2

л

3

л

3

л

4

л

4

л

4

л

5

л

5

л

6

л

6

л

6

л

7

л

7

л

8

л

9

Подготовка л/р

р1

р1

р1

р1

р2

р2

р2

р2

р3

р3

р3

р3

р4

р4

р4

р4

р4

Текущий

контроль л/р










р

1










р

2










р

3













р

4

Подготовка курсор. работы




















































Контроль РГР







вз







тз
















кп













пр

Самостоятельное изучение теоретического материала







с1







с2








с3







с4






с5







Условные обозначения:

лi – лекция № i (см. п. 2.3)

рi – лабораторная работа № i (см. п. 2.5)

сi – тема для самостоятельного изучения № i (см. п. 2.8)

вз – выдача задания на расчетно-графическую работу

тз – согласование технического задания

кп – контрольная проверка расчетно-графической работы

ср – сдача расчетно-графической работы

пр – прием расчетно-графической работы
^ 2.3. Наименование и краткое содержание лекций



Тема лекции. Краткое содержание

Часы


1

^ Архитектура систем обработки данных. Принцип программного управления. Предмет и задачи дисциплины. Эволюция поколений ЭВМ. Понятие класса задач. Содержание архитектуры ВС. Системы команд.


2


2

^ Классификация систем обработки данных. Виды систем обработки данных. Классификация Флинна. Способ обмена результатами обработки в СОД. Режимы обработки данных.


4


3

^ Развитие архитектуры однопроцессорных ВС. Недостатки фон Неймановской архитектуры ВС. Структура и состав ЭВМ. Понятие интерфейса, иерархия шин. Состав современных системных плат. Мостовая и hub-архитектуры наборов микросхем системной логики. Уровни комплексирования устройств в вычислительных системах.


4


4

^ Параллельная обработка данных. Ярусно-параллельная форма представления алгоритма. Автоматическое обнаружение параллелизма. Степень и уровни параллелизма. Виды параллелизма: естественный параллелизм; параллелизм независимых ветвей; локальный параллелизм. Модель задачи

6


5

^ Способы повышения производительности СОД.. Сопроцессирование. Структура и функции системы ввода-вывода (СВВ). Канал ввода-вывода. Способы организации СВВ.

4


6

^ Организация подсистемы памяти. Методы повышения быстродействия памяти. Типовые структуры адресного и ассоциативного ЗУ. Регистровая память. Организация кэш-памяти. Организация внешней памяти. Типы ВЗУ.

6


7

^ Организация конвейерной обработки. Классификация конвейеров. Организация операционного конвейера. Такт работы конвейера. Механизм зацерления. Конвейер команд. Структура процессора Pentium и организация в нем конвейерной обработки.

4


8

^ Многопроцессорные вычислительные системы. Многопроцессорные вычислительные комплексы. Каноническая структура мультипроцессора. Многомашинные вычислительные комплексы.

2


9

^ Архитектуры с сокращенным набором команд. Архитектуры с сокращенным и расширенным набором команд. Структура и принципы работы RISC-процессора.

2

Итого:

34

^ 2.4. Наименование и краткое содержание тем практических занятий

Практические занятия учебным планом не предусмотрены.
2.5. Наименование и краткое содержание тем лабораторных работ



^ Наименование лабораторной работы

Часы

1

Исследование стохастических сетевых моделей вычислительных систем. Моделирование ВС замкнутыми и разомкнутыми стохастическими сетями. Определение характеристик стохастических сетей.

4

2

^ Синтез структуры вычислительных систем оперативной обработки данных. Принципы оперативной обработки данных. Принцип разделения времени. Критерий эффективности СООД.

4

3

^ Определение характеристик мультипроцессорных вычислительных систем. Режим разделения нагрузки. Режим разделения функций.

4

4

^ Исследование особенностей выполнения команд ПЭВМ на основе процессора Pentium. Формат команд. Алгоритм работы процессора. Обращение процессора к кэш-памяти и ОЗУ. Блок-схема алгоритма выполнения команды.

6

Итого:

18
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине архитектура ЭВМ
Целью курса «Архитектура эвм» является подготовка обучаемых к самостоятельной работе с современными аппаратными средствами. Курс...
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине архитектура ЭВМ
Целью курса «Архитектура эвм» является подготовка обучаемых к самостоятельной работе с современными аппаратными средствами. Курс...
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Архитектура вычислительных...
Целью курса «Архитектура компьютера» является подготовка обучаемых к самостоятельной работе с современными аппаратными средствами....
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Архитектура вычислительных...
Целью курса «Архитектура компьютера» является подготовка обучаемых к самостоятельной работе с современными аппаратными средствами....
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине архитектура компьютера для специальности
Целью курса «Архитектура компьютера» является подготовка обучаемых к самостоятельной работе с современными аппаратными средствами....
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине архитектура компьютера для специальности
Целью курса «Архитектура компьютера» является подготовка обучаемых к самостоятельной работе с современными аппаратными средствами....
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине архитектура компьютера для специальности
Целью курса «Архитектура компьютера» является подготовка обучаемых к самостоятельной работе с современными аппаратными средствами....
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине архитектура компьютера для специальности
Целью курса «Архитектура компьютера» является подготовка обучаемых к самостоятельной работе с современными аппаратными средствами....
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс курс по выбору по дисциплине « дв4»
Учебно-методический комплекс по дисциплине " Технические и аудиовизуальные средства обучения"
Учебно-методический комплекс по дисциплине архитектура iconУчебно-методический комплекс по дисциплине « Б2»
Учебно-методический комплекс (далее умк) по дисциплине «Информатика» разработан в соответствии с требованиями фгос впо к обязательному...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
shkolnie.ru
Главная страница