Рабочая программа по дисциплине Архитектура вычислительных систем Для специальности 230105(220400) Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем

Вид материала

Содержание

1. Цели и задачи дисциплины и ее место в учебном процессе
2. Содержание дисциплины
3. Учебно-методические материалы по дисциплине
Приложение а
Приложение б

Подобный материал:

Федеральное агентство по образованию

Томский государственный университет систем управления

и радиоэлектроники (ТУСУР)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по

учебной работе

М.Т. Решетников

“_____“___________________2007

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине Архитектура вычислительных систем

Для специальности 230105(220400) - Программное обеспечение вычислительной

техники и автоматизированных систем

Факультет систем управления

Профилирующая кафедра Автоматизированных систем управления

Учебный план набора 2003 года и последующих лет

Курс - 4

Семестр - 8

Распределение учебного времени (Всего часов)

Лекции	32
Лабораторные работы	32
Всего аудиторных занятий	64
Самостоятельная работа	36

Общая трудоемкость	100

Экзамен 8 семестр

2007

Рабочая программа составлена в соответствии с ГОС ВО по специальности 230105 - Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем, утвержденного 27 марта 2000 года. Дисциплина входит в цикл специальных дисциплин.

Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры АСУ

"____"____________ 2007 г. протокол №____

Разработчик, доцент кафедры АСУ Н.П.ФЕФЕЛОВ

Зав. обеспечивающей кафедрой АСУ А.М.КОРИКОВ

Рабочая программа согласована с факультетом, профилирующей и выпускающей кафедрой специальности

Декан факультета систем управления Н.В.ЗАМЯТИН

Зав. профилирующей кафедрой АСУ А.М.КОРИКОВ

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ И ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Целью развития вычислительной техники всегда было улучшение эффективности обработки данных, выражающееся в повышении скорости и увеличении объема обрабатываемых данных. Совершенствуются принципиальные способы организации ЭВМ (ее архитектуры). Отход от традиционных принципов фон-Неймана привел к внедрению в вычислительную технику параллельных способов организации вычислительного процесса. Принципы параллельного действия внедряются как внутрь функциональных устройств ЭВМ, так и в одновременной работе большого количества таких устройств в вычислительных системах.

Цель дисциплины – систематически изложить базовые понятия и принципы построения архитектур вычислительных систем, начиная от разрядно-последовательной архитектуры и заканчивая суперкомпьютерами с большим количеством процессоров сложной структуры.

Изложение дисциплины опирается на основные курсы: Организация ЭВМ и систем, Операционные системы, Вычислительные системы и сети.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Лекции

Тема 1. Многоуровневая компьютерная организация

Лекций - 4 часа, самостоятельная работа – 2 часа.

Основные понятия архитектуры ЭВМ. Многоуровневая компьютерная организация.. Историческое развитие архитектуры ЭВМ. Российские суперкомпьютеры. Параллельные сумматоры, периферийные процессоры и шины, многопрограммный режим работы, внедрение в процессор нескольких специальных АЛУ. Широкий спектр компьютеров.

Тема 2. Архитектура процессоров

Лекций - 8 часа, самостоятельная работа - 4 часа.

Микропрограммный способ выполнения команд. CISC и RISC. архитектуры. Векторные процессоры. Конвейеры. Виды зависимости по данным, пузыри в конвейерах. Динамическое исполнение команд. Предикация. Спекулятивное исполнение. Суперскалярная архитектура. VLIW процессоры. EPIC архитектура.

Архитектура IA32 и IA64. Процессоры Pentium, Itanium, UltraSPARC.

Основы многопоточной (мультитредовой) архитектуры. Многоядерные процессоры.

Тема 3. Организация оперативной памяти (ОП)

Лекций - 4 часа, самостоятельная работа - 2 часа.

Характеристики Устройств ОП. Статические и динамические устройства ОП. Блочная организация ОП, расслоение памяти. Доступ к ОП: последовательный, конвейерный, страничный. Постоянные запоминающие устройства.

Тема 4. Кэш память

Лекций - 4 часа, самостоятельная работа - 2 часа.

Одноуровневая и многоуровневая кэш-память. Ассоциативный принцип организации кэш-памяти. Способы отображения оперативной памяти на кэш-память: прямое, полностью ассоциативное, множественно-ассоциативное отображение. Отображение секторов. Алгоритмы замещения данных в заполненной кэш-памяти. Способы согласования содержимого кэш-памяти и ОП (кэш-когерентность).

Тема 5. Внешняя память.

Лекций - 2 часов, самостоятельная работа - 1 час

Гибкие и жесткие магнитные диски. Компакт-диски с однократной и многократной записью. DVD и Blue-Ray оптические диски.

Массивы магнитных дисков с избыточностью (RAID). Мобильные носители памяти: дисководы и устройства флэш-памяти.

Тема 6.Устройства сопряжения, шины.

Лекций - 2 часа, самостоятельная работа - 1 час.

Основные параметры интерфейса. Арбитраж шины. Блочные циклы шины. Протоколы передачи. Пакетный режим пересылки, конвейеризация транзакций.

Многоуровневая система шинного интерфейса: процессор-память, системная, ввода-вывода. Типы шин ПК Intel. ISA, SCSI, PCI, USB. Согласование шин, мосты.

Тема 7. Многопроцессорные вычислительные системы (МВС)

Лекций - 4 часа, самостоятельная работа - 2 час.

Классификация Флинна для МВС. Векторные и векторно-конвейерные (PVP) МВС. Матричные МВС. Симметричные мультипроцессоры с общей памятью (SMP).

Мультипроцессоры с распределенной памятью. Однородный и неоднородный доступ к памяти. Кэш когерентность.

Мультикомпьютеры с распределенной памятью (NORMA). Массивно-параллельные системы (MPP). Кластеры. Сети компьютеров для параллельной обработки.

Тема 8. Потоковые и редукционные МВС

Лекций – 2 часа, самостоятельная работа – 1 час.

Вычислительная модель потоковой обработки. Статические и динамические потоковые ВС. Архитектуры потоковых ВС.

Вычислительные системы с управлением вычислений по запросу (редукционные).

Тема 8. Перспективы развития СуперЭВМ

Лекций – 2 часа, самостоятельная работа – 1 час.

Анализ современного состояния мирового и российского парков вычислительной техники. Таблицы ТОР500 и ТОР50. Программа по развитию вычислительных систем высокой продуктивности (программа DARPA HPCS).

2.2 Лабораторные работы

1 Организация межпроцессорного обмена сообщениями в ОС

РВ QNX 6.1 Ntutrino. 8 часов

2 Таймеры в ОС РВ QNX 6.1 Ntutrino. Отказоустойчивое

приложение 8 часов

3 Кластер на базе QNX. Распределенные вычисления 8 часов

4 Распределенная отказоустойчивая система управления 8 часов

2.2 Формы самостоятельной работы

	Наименование работы	Часов	Форма контроля
1	Проработка лекционного материала	16	Опрос на экзамене
2	Подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов	20	Защита отчетов

Всего часов, отводимых на самостоятельную работу

по учебному плану 36

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

3.1. Основная литература

1. Степанов А.М Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей. – СПб.: Питер, 2007

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

3..Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов . – СПб.: Питер, 2006.

4. Буза М.К. Архитектура компьютеров: Учебник. Минск: Новое знание, 2006.

5. Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2006

3.2. Дополнительная литература

1..Хамахер К., Вранешич З., Заки С. Организация ЭВМ. – СПб.: Питер, 2003

2.. Корнеев В.В Вычислительные системы. – М.: Гелиос АРВ, 2004

3. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. – М.: Нолидж, 2003

4. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – СПб.: Питер, 2004

..

3.3 Информационные ресурсы сети Интернет

1 Богданов А.В., Корхов В.В., Мареев В.В., Станкова Е.Н. Архитектуры и топологии многопроцессорных вычислительных систем. – Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2004 (t.ru/department/atmcs/index.php)

2 Барский А.Б. Архитектура параллельных вычислительных систем. – Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2006 (t.ru/department/corg/index.php)

3 Организация вычислительных систем. – Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2006 (t.ru/department/atmcs/index.php)

---

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рейтинговая оценка успеваемости по дисциплине

Рейтинг дисциплины (максимальное количество баллов):

Посещение лекций 30

Выполнение лабораторных работ - 40

Экзамен 50

Всего – 120

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Требования государственного стандарта по дисциплине

СД.06

Архитектура вычислительных систем:

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.

100

Blog

Содержание