• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2021/2022

Вычислительные системы и компьютерные сети

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)
Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника
Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Охват аудитории: для своего кампуса
Язык: русский
Кредиты: 4

Программа дисциплины

Аннотация

Настоящая дисциплина состоит из двух частей. Часть «Вычислительные системы» знакомит с принципами построения и функционирования основных архитектурных блоков компьютера. На примере решения практических задач различной вычислительной сложности вы научитесь анализировать модели многоуровневой архитектуры компьютера и выбирать оптимальную конфигурацию. Навыки профессиональной оценки современных тенденций построения ПК/ноутбуков/планшетов/смартфонов помогут спроектировать собственную вычислительную систему с применением технологий повышения производительности на программном и аппаратном уровне. Выполнение индивидуальных заданий даст вам возможность на собственном опыте выявить отличия процессорных ядер (CPU/GPU), оценить их достоинства и недостатки, что будет полезно при создании собственных программно-аппаратных проектов любой сложности. В части «Компьютерные сети» рассматриваются основные понятия и принципы функционирования компьютерных сетей, а также работа основных протоколов стека TCP/IP. Рассматриваемый материал является основой для глубокого погружения в вопросы, связанные с организацией сетевых взаимодействий в информационных системах, проектированием и администрированием компьютерных сетей предприятий.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Дать студентам представление о принципах построения, функционирования и использования современных вычислительных систем и сетей.
  • Привить студентам навыки исследовательской работы, предполагающей самостоятельное изучение рабочей документации, специфических инструментов и программных средств,позволяющих смоделировать работу процессора или его частей.
  • Формирование у студентов понимания важности применения и развития компьютерных сетей в современных технологиях как объективной закономерности информационного общества, а также дать студентам базовые знания для дальнейшего изучения сетевых технологий и ознакомить студентов с основными принципами функционирования сетей и систем телекоммуникаций.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Понимает планируемую нагрузку и порядок оценивания
  • Сравнивает две любые ВС по их технико-эксплуатационным характеристикам, анализирует тип архитектуры процессора, может рассчитать пиковую производительность ЦП/ВС.
  • Анализирует различия архитектуры ВС и процессоров на примере CISC и RISC.
  • Оценивает особенности организации ВС на микроархитектурном уровне и порядок выполнения вычислений процессором
  • Знает основные понятия, связанные с моделью взаимодействия систем по сети и связи между ними
  • Знает какие среды передачи данных используются в современных сетях и их характеристики. Умеет обжимать кабель витая пара категории 5е.
  • Владеет знаниями о технологиях семейства Ethernet. Умеет анализировать структуру и содержимое кадров технологии Ethernet
  • Владеет знаниями о протоколах сетевого уровня модели OSI.Умеет рассчитывать IP-адреса узлов и сетей. Умеет работать с таблицей маршрутизации.
  • Владеет знаниями о протоколах транспортного уровня модели OSI.Умеет работать с таблицей соединений/сокетов
  • Владеет знаниями о протоколах прикладного уровня модели OSI. Владеет базовыми умениями по настройке основных сетевых сервисов
  • Владеет знаниями о технологии NAT, знает названия и функции организаций, связанных с управлением в Интернет. Знает разницу между LAN, MAN и WAN сетями.
  • Анализирует формат команды для выбранного ядра CPU. Объясняет порядок выполнения машинной инструкции ядром процессора
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Введение
    План аудиторных и самостоятельных занятий на 1 и 2 модуль изучения дисциплины, темы лекций, семинаров, распределение заданий на практические работы, порядок проведения текущего и итогового контроля, особенности оценивания выполненных заданий, краткий обзор литературы, порядок работы с сайтом дисциплины в LMS, способ связи с преподавателями.
  • Понятие ВС, технико-эксплуатационные характеристики ВС
    Определение понятия вычислительной системы (ВС), сравнение понятий ЭВМ/компьютер и ВС, исторические предпосылки создания ВС, основные технические параметры вычислительной системы (производительность, отношение производительности к стоимости, ёмкость памяти и др.), единицы измерения этих характеристик и особенности таких измерений для сложных ВС по сравнению с более простыми ЭВМ.
  • Понятие архитектуры ВС и КС и его составляющих
    История возникновения термина «архитектура», определение понятия «архитектура», функциональная и структурная организация ВС, многоуровневая архитектура ВС и КС, классы архитектур ВС, особенности архитектуры компьютера на каждом уровне: физическом, логическом, микроархитектуры, системы команд, программного обеспечения, порядок работы ВС; порядок взаимодействия задач в многоядерной/многопроцессорной архитектуре через общую ОП с применением механизма Кэш-согласования.
  • Организация ВС на микроархитектурном уровне
    Особенности организации и функционирования микросхем памяти, процессора, УВВ, принципы взаимодействия устройств ВС, распараллеливания вычислений, технологии повышения эффективности отдельных устройств и ВС в целом.
  • Введение. Основы сетевых взаимодействий
    Понятие компьютерной сети; назначение компьютерной сети; компьютерная сеть как граф; система связи; модель OSI; интерфейс и протокол; стек протоколов TCP/IP.
  • Физические аспекты передачи данных
    Физические среды передачи данных, их основные свойства и характеристики; основные модуляции сигналов; физические и логические топологии компьютерных сетей.
  • Основы коммутации
    Типы вещания в сетях; коммутация каналов и коммутация пакетов; общие сведения о семействе технологий Ethernet; принцип работы мостов и коммутаторов Ethernet.
  • Основы маршрутизации
    Протоколы сетевого уровня модели OSI и их назначение; протокол IP; формат и основные поля пакета IPv4, формат и основные поля пакета IPv6; маршрутизация, принципы маршрутизации в IP, обнаружение соседей в IPv4 и IPv6.
  • Основы транспортного уровня OSI
    Процесс работы приложения с сетью; понятие сокета; протокол TCP, его свойства; структура заголовка сегмента TCP; установление и окончание TCP-соединения; протокол UDP, его свойства; структура заголовка сегмента UDP.
  • Основы прикладного уровня OSI
    Основные протоколы прикладного уровня и решаемые ими задачи; протокол DNS; протокол DHCP; протоколы Telnet и SSH, протокол HTTP, протокол FTP, протоколы SMTP, POP, IMAP.
  • Интернет
    Исчерпание адресов IPv4; NAT; port-forwarding; LAN, MAN, WAN; Интернет и его сервисы; устройство Интернет и контролирующие организации.
  • Основы безопасности сетей и передачи данных
    Основные понятия информационной безопасности; руководящие принципы защиты сетевого оборудования; руководящие принципы защиты сетей; основные средства сетевой защиты.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Ответы на семинаре модуль 1
    Устный ответ на вопрос, сформулированный преподавателем, по материалам лекций/учебных пособий/основной и дополнительной литературы. Оценивается в присутствии студента по десятибалльной шкале.
  • неблокирующий Защита практических работ по разделу "Вычислительные системы"
    Написание отчёта о проделанной работе по шаблону оговоренному в методических пособиях. Устная беседа с преподавателем с ответом на вопросы из методических пособий. Оценивается в присутствии студента по десятибалльной шкале.
  • неблокирующий Выполнение тестов по разделу "Вычислительные системы"
    Проверка внимательности на лекциях, знания изученного материала. Оценивается заочно по десятибалльной шкале.
  • неблокирующий Экзамен модуль 1
    Письменный экзамен 4 ак.часа = 2 пары
  • неблокирующий экзамен 2 модуль
  • неблокирующий накопленная оценка
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (1 модуль)
    Ом1=0,3*Оэкз+0,7*(0,5*Опр+0,2*Осем+0,3*Отесты)
  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.5 * накопленная оценка + 0.5 * экзамен 2 модуль
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Компьютерные сети : принципы, технологии, протоколы: учеб. пособие для вузов, Олифер, В. Г., Олифер, Н. А., 2006

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Дэвид М. Харрис, Сара Л. Харрис - Цифровая схемотехника и архитектура компьютера - Издательство "ДМК Пресс" - 2017 - 792с. - ISBN: 978-5-97060-522-6 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/97336