• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2023/2024

Архитектура вычислительных систем

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус: Курс по выбору (Программная инженерия)
Направление: 09.03.04. Программная инженерия
Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Охват аудитории: для своего кампуса
Язык: русский
Кредиты: 4
Контактные часы: 72

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина “Архитектура вычислительных систем” направлена на изучение особенностей организации компьютеров и методов взаимодействия между их подсистемами. Рассматриваются особенности многоуровневого построения архитектур и взаимное влияние этих уровней, что необходимо учитывать для повышения эффективности разрабатываемого программного обеспечения. Основной акцент сделан на архитектуры уровня системы команд и использование для программирования на данном уровне языка ассемблера. Показана взаимосвязь данного уровня с операционной системы и вышестоящим уровнем языков системного программирования. Представляются различные подходы к построению архитектур на уровне системы команд. Приводятся методы обработки прерываний, взаимодействий с устройствами ввода-вывода, особенностей повышения производительности на уровне микроархитектуры, поддержка параллелизма.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Формирование профессиональных компетенций, связанных с использованием теоретических знаний в области архитектур вычислительных систем.
  • Ознакомление с современными архитектурами вычислительных систем с целью заложить основы для последующих курсов, посвящённых созданию современных информационных систем и архитектур программного обеспечения.
  • Получение навыков в области выбора и сочетания архитектур вычислительной системы, наилучшим образом раскрывающего потенциальные возможности решаемой задачи с учётом заданных требований к программному обеспечению.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Понимание взаимосвязей между различными уровнями архитектурных решений и особенностей отображения вышестоящих уровней в нижестоящие.
  • Умение выбирать при разработке программного обеспечения архитектурные решения, повышающие эффективность современных компьютеров с учетом их аппаратных возможностей, операционных систем и языков программирования различного уровня организации.
  • Понимание тенденций развития архитектур современных вычислительных систем.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Архитектуры вычислительных систем (ВС). Основные понятия и определения.
  • Поддержка однозначного выполнения операций. Системы типов. Отображение на архитектурные решения
  • Представление данных в вычислительных системах.
  • Архитектура уровня системы (набора) команд. Классификация архитектур.
  • Особенности CISC архитектур на примере процессоров компании Intel . Архитектура процессоров семейства x86.
  • Особенности RISC архитектур. Архитектуры и системы команд процессоров ARM и RISC-V.
  • Уровень микроархитектуры. Структурные решения, обеспечивающие повышение эффективности на уровне системы команд.
  • Архитектура уровня операционной системы. Основные функции, обеспечивающие поддержку уровня системы команд. Стандарт POSIX.
  • Архитектуры параллельных вычислительных систем. Основные структурные решения и концепции.
  • Многопоточные архитектуры и многопоточное программирование.
  • Многопроцессные архитектуры и распределенные вычисления.
  • Специализированные параллельные архитектуры
  • Альтернативные пути развития архитектур параллельных вычислительных систем.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Индивидуальное задание № 1. Целочисленная арифметика. Массивы
    Индивидуальное задание на обработку одномерных массивов с использованием целочисленной арифметики.
  • неблокирующий Индивидуальное задание №2. Арифметика с плавающей точкой
    Выполнение задания позволяет освоить и закрепить материал, связанный с изучением спецпроцессора с плавающей точкой и его системой команд.
  • неблокирующий Индивидуальное задание №3. Обработка строк символов. Работа с файлами.
    Индивидуальные задачи на работу с ASCII строками символлов.
  • неблокирующий Индивидуальное задание №4. Организация ввода-вывода данных
  • неблокирующий Выполнение домашних заданий
    Выполнение домашних заданий, выдаваемых по материалам, рассмотренным в лекционном курсе и на семинарах.
  • неблокирующий Текущая работа на семинарах
    Посещение семинаров и работа на них.
  • неблокирующий Итоговый экзамен по дисциплине
    Допуск к итоговому экзамену определяется в соответствии с регламентом, представленным в формуле оценки.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • 2023/2024 учебный год 2 модуль
    0.08 * Выполнение домашних заданий + 0.12 * Индивидуальное задание № 1. Целочисленная арифметика. Массивы + 0.15 * Индивидуальное задание №2. Арифметика с плавающей точкой + 0.12 * Индивидуальное задание №3. Обработка строк символов. Работа с файлами. + 0.21 * Индивидуальное задание №4. Организация ввода-вывода данных + 0.2 * Итоговый экзамен по дисциплине + 0.12 * Текущая работа на семинарах
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Дэвид, М. Х. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера / М. Х. Дэвид, Л. Х. Сара. — Москва : ДМК Пресс, 2017. — 792 с. — ISBN 978-5-97060-522-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/97336 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
  • Таненбаум Э., Остин Т. - Архитектура компьютера 6-е изд. - 978-5-4461-1103-9 - Санкт-Петербург: Питер - 2020 - 361850 - https://ibooks.ru/bookshelf/361850/reading - iBOOKS
  • Харрис, Д. М. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера. Дополнение по архитектуре ARM / Д. М. Харрис, С. Л. Харрис , перевод с английского А. А. Слинкин. — Москва : ДМК Пресс, 2019. — 356 с. — ISBN 978-5-97060-650-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/111431 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.