Рабочая программа по дисциплине Архитектура вычислительных систем Для специальности 230105(220400) Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем
| скачать Федеральное агентство по образованию Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
^ 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)
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 ^ 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. ^ 2.1. 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
Всего часов, отводимых на самостоятельную работу по учебному плану 36 ^ 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 (http://www.intuit.ru/department/atmcs/index.html) 2 Барский А.Б. Архитектура параллельных вычислительных систем. – Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2006 (http://www.intuit.ru/department/corg/index.html) 3 Организация вычислительных систем. – Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2006 (http://www.intuit.ru/department/atmcs/index.html) --- ^ Рейтинговая оценка успеваемости по дисциплине Рейтинг дисциплины (максимальное количество баллов): Посещение лекций 30 Выполнение лабораторных работ - 40 Экзамен 50 Всего – 120 ^ Требования государственного стандарта по дисциплине
|
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 