Утверждаю

Вид материала

Рабочая программа

Содержание 1. Цели освоения дисциплины 2. Место дисциплины в структуре ООП по направлению подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника». 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Архитектура вычислительных систем и компьютерных сете 4. Структура и содержание дисциплины «Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей» 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Векторно-конвейерные системы Матричные системы Ассоциативные системы Систолические и волновые матричные процессоры Вычислительные системы с программируемой структурой Однородные вычислительные среды Отказоустойчивые вычислительные системы 5. Образовательные технологии 6.1. Лабораторные занятия 6.2. Индивидуальные занятия 6.3.1. Аннотация к тестовым заданиям 6.3.2. Элементы содержания курса «Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей», включенные в тест 7. Вс illiac-iv. 6.3.3. Перечень объектов контроля (виды знаний, умений, контролируемых заданиями теста) ... Полное содержание

Подобный материал:

• Утверждаю утверждаю, 21.26kb.
• «утверждаю» «утверждаю», 262.03kb.
• Утверждаю утверждаю, 393.06kb.
• «Утверждаю» «Утверждаю» Председатель Совета доу заведующий мдоу №25, 113.74kb.
• Кикбоксинг против наркомании и детской преступности «Утверждаю» «Утверждаю», 78.29kb.
• Утверждаю: утверждаю, 156.74kb.
• «утверждаю» «утверждаю» Председатель республиканского Директор маоудод «цдтт №5» совета, 42.86kb.
• Утверждаю» «Утверждаю», 163.81kb.
• «Динамо», 49.89kb.
• Утверждаю: утверждаю: Председатель Глава администрация оо «Гомельский рыболовный клуб», 78.23kb.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Чувашский государственный университет

имени И.Н.Ульянова»


УТВЕРЖДАЮ


Декан ФИВТ ______________ Б.М.Калмыков


"_____"__________________2011 г.


Рабочая программа дисциплины

Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей


Направление подготовки

230100.62 «Информатика и вычислительная техника»


Профиль подготовки

Вычислительные машины, комплексы, системы и сети


Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр


Форма обучения

Очная


г. Чебоксары

2011


1. Цели освоения дисциплины


Целью освоения дисциплины является получение сведений о принципах организации компьютеров и представлении данных в них, о принципах организации памяти компьютеров, об интерфейсных системах, о нетрадиционных архитектурах компьютеров.


2. Место дисциплины в структуре ООП по направлению подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника».


Данная дисциплина относится к циклу Б.3 Профессиональный цикл. Она не требует предварительного изучения какой-либо другой дисциплины в рамках данного направления подготовки.

Знания и умения, полученные в результате освоения данной дисциплины, будут использоваться студентом при изучении следующих дисциплин:

• Операционные системы;
  
• Компьютерные сети;
  
• Программная инженерия;
  
• Компьютерная графика;
  
• Методы защиты информации;
  
• Сетевые языки и Web-программирование.
  

Кроме того, полученные знания и умения могут быть использованы при прохождении студентом предквалификационной практики, подготовке им выпускной квалификационной работы, а также в научной и практической деятельности после окончания университета.


3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей»:


Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: ОК 12, ПК-25.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: принципы организации компьютера и представления данных в нем, организации памяти компьютера, организации компьютерных интерфейсных систем, иметь представление о нетрадиционных архитектурах компьютера;

уметь: представлять данные всех типов на машинном уровне;

владеть: технологиями программирования на низком уровне (на языке ассемблера и в машинных кодах).


4. Структура и содержание дисциплины «Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей»


Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов, 80 часов аудиторная нагрузка, 18 часа – самостоятельная работа.

Вид учебной работы	Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины	144/4 ЗЕТ
Аудиторные занятия	80
- лекции	48
- практические занятия
- лабораторные работы	32
- другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа	18
Курсовой проект (работа)
Контроль самостоятельной работы	10
Аттестация	36 Экзамен (5 семестр)

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел Дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)					Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
				лек	лаб	пр	СРС	КСР
	Векторно-конвейерные системы	7	1-2	6	4		2	1	Собеседование, Л/Р, индивидуальное домашнее задание.
	Матричные системы	7	3-4	6	4		2	1	Собеседование, Л/Р, тестирование.
	Ассоциативные системы	7	5-6	6	4		2	1	Собеседование, Л/Р, устный опрос.
	Систолические и волновые матричные процессоры	7	7-8	6	4		2	1	Собеседование, Л/Р, устный опрос.
	Транспьютеры	7	9-10	6	4		2	1	Собеседование, Л/Р, индивидуальное домашнее задание
	Вычислительные системы с программируемой структурой	7	11-12	6	4		2	1	Собеседование, Л/Р, индивидуальное домашнее задание.
	Однородные вычислительные среды	7	13-14	6	4		2	2	Собеседование, Л/Р, тестирование.
	Отказоустойчивые вычислительные системы	7	15-17	6	4		4	2	Собеседование, Л/Р, тестирование.
ИТОГО				48	32		18	10

Раздел 1. Векторно-конвейерные системы


Общие принципы магистральной обработки. Архитектурные принципы. Функ-


циональные устройства. Системы STAR-100, CRAY-1.


Раздел 2. Матричные системы


Матричная обработка информации. Общие принципы построения и функцио-


нирования матричных архитектур. Массивы процессорных элементов. Сети


обмена. Система ILLIAC-IV.


Раздел 3. Ассоциативные системы


Общие принципы ассоциативной обработки информации. Категории ассоциа-


тивных систем. Подсистема управления. Модули ассоциативных матриц. Сис-


темы PEPE, STARAN.


Раздел 4. Систолические и волновые матричные процессоры


Общие принципы систолической обработки. Синхронность вычислений. Свой-


ства систолических архитектур. Методы синтеза систолических массивов. Об-


щие принципы волновой обработки. Автосинхронность вычислений. Отобра-


жение графа алгоритма на волновые матричные процессоры.


Раздел 5. Транспьютеры


Общие принципы построения транспьютерных систем. Транспьютерное семей-


ство фирмы Inmos. Внутренняя архитектура транспьютера. Регистры. Под-


держка параллелизма. Язык Оккам.


Раздел 6. Вычислительные системы с программируемой структурой


Модель коллектива вычислителей. Принципы построения. Функциональный,


коммуникационно-настроечный автомат. Функциональная структура элемен-


тарной машины. Системные операции. Организация межмашинных взаимодей-


ствий. ОВС «Минимакс», «Сумма». Распределенные вычислительные системы.


Система АСТРА.


Раздел 7. Однородные вычислительные среды


Принципы построения вычислительных сред. Соединительные и функцио-


нальные элементы среды. Настройка среды. Физическая реализация элементов


среды.


Раздел 8. Отказоустойчивые вычислительные системы


Концепция устойчивости вычислительных систем к отказам. Алгоритмы обна-


ружения неисправностей. Эффект «домино» и методы его устранения. Вычис-


лительная система космического корабля «Шаттл».


5. Образовательные технологии

Изучение данной дисциплины предполагает использование коллективных способов обучения, технологий личностно-ориентированного, проблемного, модульного и дифференцированного обучения. Для студентов, проявляющих повышенный интерес к изучению дисциплины, возможно применение технологий проектной деятельности и исследовательского обучения. В рамках изучения дисциплины имеют место также интерактивные формы обучения с применением информационных технологий.


6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


6.1. Лабораторные занятия


1. Исследование структуры университетской сети с использованием стандартных утилит PING, TRACERT, NET.


2. Разработка клиентской части сетевого приложения на основе программного интерфейса WinSock API.


3. Разработка клиент/серверного сетевого приложения на основе программного интерфейса WinSock API.


4. Разработка программы распределенных вычислений с использованием стандарта MPI.


5. Разработка программы распределенных вычислений с использованием программной библиотеки PVM.


6.2. Индивидуальные занятия


При выполнении индивидуального задания студент должен продемонстрировать умение применять на практике полученные знания.

Примерные темы индивидуальных заданий следующие:

- провести системный анализ информационной системы (или ее элемента), описать структуру информационных и материальных потоков;

- описать архитектуру вычислительных систем, комплексов и сетей;

- описать программное обеспечение, входящее в информационную систему: структуру, отдельные модули, входные и выходные параметры;

- разработать программный модуль отдельного элемента информационной системы.


6.3. Контрольные задания и вопросы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины, а также для контроля самостоятельной работы обучающегося по отдельным разделам дисциплины


6.3.1. Аннотация к тестовым заданиям


Тестовые задания по учебной дисциплине «Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей» содержат 42 вопросов по теоретическим и практическим разделам курса и включают в себя вопросы следующих типов: выбор правильного ответа, установление правильной последовательности, сопоставление значений, ввод правильного ответа.


6.3.2. Элементы содержания курса «Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей», включенные в тест

1. Классификация архитектур ВС.


2. Систематика Флинна.


3. Уровни параллелизма.


4. Принципы магистральной обработки информации.


5. Система CRAY.


6. Матричная обработка информации.


7. ВС ILLIAC-IV.


8. Ассоциативные ВС.


9. Система PEPE.


10. ВС STARAN.


11. Систолические процессоры.


12. Синхронизация систолических массивов.


13. Волновые матричные процессоры.


14. Сети обмена между ПЭ.


15. Транспьютеры.


16. Транспьютеры фирмы INMOS.


17. Модель коллектива вычислителей.


18. Типовые схемы обмена информацией при реализации P-алгоритмов.


19. Вычислительные среды.


20. Функциональные и коммутационные элементы вычислительной среды.


21. Программирование и настройка вычислительной среды.


22. ЭМ ОВС. Состав. Функциональное назначение.


23. Системные операции.


24. Основные свойства ОВС с программируемой структурой.


25. Архитектурные аспекты создания операционных систем ВС.


26. Классификация ОВС. Области применения.


27. Архитектура ОВС «Минимакс».


28. Элементарная машина ОВС «Минимакс».


29. ПО ОВС «Минимакс».


30. ОВС «Сумма».


31. Распределенные ВС. Особенности.


32. Отказоустойчивые ВС. Обнаружение ошибок.


33. Эффект «домино» и методы его устранения.


34. Вычислительная система космического корабля «Шаттл».

35. Общие принципы построения вычислительных сетей.


36. Модель OSI.


37. Уровни, протоколы, интерфейсы.


38. Конфигурации локальных вычислительных сетей и методы доступа в них.


39. Разновидности сетей Ethernet.


40. Конфигурации глобальных сетей и методы коммутации в них.


41. Принципы маршрутизации, реализация межсетевого взаимодействия средствами TCP/IP.


42. Тенденции развития архитектурных принципов в области вычислительных систем и сетей.


6.3.3. Перечень объектов контроля (виды знаний, умений, контролируемых заданиями теста)

1	Определение основных функций операционной системы.
2	Анализ требований, предъявляемых к дисциплинам планирования процессов.
3	Анализ условий перехода процесса из одного состояния в другое.
4	Оценка стратегий распределения памяти, выявление преимуществ и недостатков.
5	Технология организации обмена данными с внешними устройствами.
6	Инсталляция, настройка и обслуживание системного и прикладного программного обеспечения ОС.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

1. основная литература
   
   1. Таненбаум Э. Архитектура компьютера (+ CD-ROM): пер. с англ. / Э. Таненбаум. – 5 е изд. – СПб.: Питер, 2007. – 848 с. – (Серия «Классика Computer Science»).
      
   2. Крейгон Х. Архитектура компьютеров и ее реализация / Х. Крейгон. – М.: Мир, 2004. – 416 с.
      
   3. Жмакин А. П. Архитектура ЭВМ / А. П. Жмакин – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 320 с.
      
2. дополнительная литература
   
   1. Старков В. В. Архитектура персонального компьютера: организация, устройство, работа / В. В. Старков. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009. – 536 с.
      
   2. Буза М. К. Архитектура компьютеров / М. К. Буза. – М.: Новое знание, 2006. – 560 с.
      
   3. Колдаев В. Д. Архитектура ЭВМ / В. Д. Колдаев, С. А. Лупин – М.: Форум, Инфра М, 2009. – 384 с. – (Серия «Профессиональное образование»).
      
   4. Пескова С. А. Архитектура ЭВМ / С. А. Пескова, А. В. Кузин. – М.: Форум, Инфра М, 2006. – 352 с. – (Серия «Профессиональное образование»).
      
   5. Бройдо В. Л. Архитектура ЭВМ и систем / В. Л. Бройдо, О. П. Ильина. – СПб.: Питер, 2006. – 720 с. – (Серия «Учебник для вузов»).
      
   6. Юров В. И. Assembler / В. И. Юров. – 2-е изд. – СПб.: Питер, 2010. – 640 с. – (Серия «Учебник для вузов»).
      
3. программное обеспечение и Интернет-ресурсы
   
   1. Компьютеры: Архитектура [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. и прогр. – М.: Руссобит М, 2005. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – (Электронный справочник). – Загл. с этикетки. – Систем. требования: Windows 2000SP4/XPSP1, Pentium/Athlon 500 МГц, 128 Мб RAM, 32x CD-ROM, клавиатура, мышь.
      

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины


Для проведения лекционных занятий и практических занятий по учебной дисциплине необходима аудитория на 30 посадочных мест, оборудованная доской. Лекции проводятся в форме компьютерных презентаций, поэтому аудитория должна быть укомплектована следующим оборудованием:

1. портативным персональным компьютером класса «ноутбук» или «нетбук»; на нем должно быть установлено программное обеспечение, включающее операционную систему MS Windows XP (или более поздней версии) и редактор презентаций MS PowerPoint (версии 2002 или более поздней);
   
2. настенным экраном или интерактивной доской.
   

Некоторые виды практических занятий требуют использования персональных компьютеров. Поэтому для их проведения необходима лаборатория на 30 рабочих мест. Каждое рабочее место должно быть оборудовано персональным компьютером конфигурации IBM PC или совместимой с ней, двумя электрическими розетками для подключения системного блока и периферийных устройств и компьютерным столом для их размещения. Все компьютеры должны быть объединены в локальную сеть с возможностью доступа к ресурсам сети Internet.

Каждый компьютер должен иметь следующую аппаратную конфигурацию:

3. 4-ядерный процессор семейства Intel Core 2 Quad или более производительный;
   
4. оперативную память объемом не менее 4 Гб;
   
5. жесткий диск объемом не менее 500 Гб;
   
6. дисковод оптических дисков класса DVD-RW;
   
7. монитор с диагональю не менее 17";
   
8. стандартную клавиатуру (102 клавиши или более);
   
9. манипулятор «мышь» оптического типа с тремя кнопками и колесом прокрутки;
   
10. коврик для манипулятора «мышь» оптического типа.
    

На каждом компьютере должно быть установлено следующее программное обеспечение:

11. сетевая операционная система семейства Microsoft Windows (Windows XP или более поздняя);
    
12. любая компьютерная программа (например, Visual C++), включающая Microsoft Macro Assembler версии 7.0 или более поздней.
    

Желательно, не реже чем один раз в два года, проводить обновление аппаратного и программного обеспечения лаборатории, поскольку развитие информатики и информационных технологий приводит к их быстрому моральному устареванию, что естественным образом отрицательно повлияет на качество подготовки студентов.


Автор ___________________________ Артемьев Э.И.


Зав. кафедрой ____________________ Артемьев И.Т.