|
Методические рекомендации по
изучению дисциплины для преподавателя
«Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей»
Методические рекомендации по изучению теоретического материала
Дисциплина
рассчитана на студентов, изучивших курс “Основы информатики”, так как
программа дисциплины “Архитектура
компьютеров” предполагает наличие у студентов ряда базовых знаний в области
информационных технологий, таких как системы счисления, представление чисел в
ЭВМ, логические основы алгоритмизации, общие представления об архитектуре
вычислительных систем.
Дисциплина предусматривает изучение теоретических
вопросов, в соответствии с рабочей программой, а также выполнение лабораторных
работ.
В теоретической части дисциплины изучаются
базовые знания в области
архитектуры компьютеров, основных функциональных компонент, принципов их
работы и сопряжения между собой, формирование и закрепление системного подхода к
изучению и проектированию сложных вычислительных систем
В практической части курса предусмотрено выполнение
лабораторных ряда работ, цель которых – закрепление полученного теоретического
материала, а также приобретение умений и навыков анализ архитектуры
персонального компьютера посредством использования специализированного
программного обеспечения, тестирования персонального компьютера на
производительность, оптимального для решения определенной задачи подбора
компонент персонального компьютера.
Использованная при разработке учебно-методического
комплекса литература разделена на основную и дополнительную.
Основная литература:
1.
Таненбаум Э. Архитектура компьютера. СПб.: Питер, 2007. 848 с.
2.
Афанасьев К.Е., Стуколов С.В. Многопроцессорные вычислительные системы и
параллельное программирование: Учебное пособие.
КемГУ. Кемерово:
Кузбассвузиздат, 2003. 233с.
3.
В.Г. Олифер, Н.А. Олифер Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы -
СПб.: Питер, 2001.
4.
Столлингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных систем:
Проектирование и производительность.
СПб: Вильямс, 2002. 896 с.
5.
Барановская Т.П., Лойло В.И., Семенов М.И. и др. Архитектура компьютерных систем
и сетей: Учебное пособие для вузов.
М: Финансы и статистика, 2003. 256 с.
6.
Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов.
СПб: Питер, 2004. 668 с.
Дополнительная литература:
7.
Материалы сайта http://www.citforum.ru
8.
Интернет-Университет Информационных Технологий (Intuit.ru)
9.
http://infologos.narod.ru/Математическая логика в курсе информатики
10.
Виртуальный музей истории отечественных компьютеров
http://informatic.ugatu.ac.ru
11.
Материалы сайта http://www.citforum.ru
Рекомендации по использованию материалов учебно-методического
комплекса. При чтении
лекций рекомендуется использовать слайд-лекции, каждая из которых содержит
конспект материала по определенному разделу дисциплины. Подробно материал
представлен в учебном пособии.
Рекомендации по проведению зачета.
Зачет проводится в виде тестирования. Вошедший в тест материал отражен
в вопросах, выданных студентам для подготовки. Вопросы к зачету:
1.
История развития компьютерной архитектуры: от механических компьютеров к СБИС.
2.
Многоуровневая компьютерная организация. Языки, уровни и виртуальные машины.
3.
Устройство центрального процессора, выполнение команд.
4.
RISC и CISC процессоры. Принципы разработки современных процессоров.
5.
Параллелизм на уровне команд, на уровне
процессоров.
6.
основная память. Бит, адреса памяти, упорядочение байтов, код с исправлением
ошибок.
7.
Кэш-память.
8.
Сборка модулей памяти и их типы.
9.
Иерархическая структура памяти. Магнитные диски, дискеты, IDE- SCSI-диски
10.
RAID-массивы, компакт-диски.
11.
Шины, ширина шины, синхронизация шины
12.
арбитраж шины, принципы работы шины,
13.
микросхемы ввода-вывода, декодирование адресов.
14.
Классификация Флинна,
15.
Классификация многопроцессорных систем по организации памяти.
16.
Классификация многопроцессорных
вычислительных систем по организации межпроцессорных связей.
17.
Локальные и глобальные сети. Эталонная модель открытой системы (OSI).
18.
Топология компьютерной сети. Способы создания сетей.
19.
Протоколы передачи данных. Иерархия протоколов и режимы их работы.
20.
Виды сетей и сетевого оборудования.
21.
Общая организация вычислительных сетей и их архитектура.
22.
Пакеты данных и работа с ними.
23.
IP-адресация.
Примеры
тестовых заданий. Верные ответы выделены
жирным шрифтом.
1.
Компьютер может
выполнять только программы, написанные на его машинном языке Я 0.
У Вас программа написана на языке Я1. Каким образом компьютер будет
выполнять программы, написанные на языке Я1, если будет использоваться
трансляция?
-
В программе, написанной на языке Я 1, заменяется каждая команда эквивалентным
набором команд на языке Я 0. В этом случае компьютер выполняет новую программу,
написанную на языке Я 0, вместо старой программы, написанной на Я 1.
-
Программа на языке Я
0, получает в качестве входных данных программы, написанные на языке Я 1. При
этом каждая команда языка Я 1 обрабатывается поочередно, после чего сразу
выполняется эквивалентный ей набор команд языка Я 0.
-
Программа на языке Я
0, получает в качестве входных данных программы, написанные на языке Я 0. При
этом каждая команда языка Я 0 обрабатывается поочередно, после чего сразу
выполняется эквивалентный ей набор команд языка Я 0.
-
В программе,
написанной на языке Я 1, заменяется каждая команда эквивалентным набором команд
на языке Я 1. В этом случае компьютер выполняет новую программу, написанную на
языке Я 0, вместо старой программы, написанной на Я 1.
2.
Из чего состоит
аппаратное обеспечение?
-
Интегральные схемы
-
Печатные платы
-
Модули памяти
-
Алгоритмы
-
Программы
3.
В каком смысле
аппаратное и программное обеспечение эквивалентны?
-
Любая операция, выполняемая программным обеспечением, может быть реализована
аппаратным обеспечением
-
Не любая операция,
выполняемая программным обеспечением, может быть реализована аппаратным
обеспечением
-
Не любая команда,
выполняемая аппаратным обеспечением, может быть смоделирована программно
-
Любая команда, выполняемая аппаратным обеспечением, может быть смоделирована
программно
4.
Что означает
параллелизм на уровне команд?
-
выполнение большого количества команд за единицу времени
-
выполнение одной
задачи несколькими процессорами
-
выполнение одной
задачи одним процессором
-
выполнение одной
команды за единицу времени
5.
Постройте
иерархическую структуру памяти от большей скорости доступа к меньшей скорости
доступа:
-
Регистры
-
Кэш-память
-
Основная память
-
Магнитный диск
6.
Какие действия
выполняет контроллер устройства?
-
управляет устройством ввода-вывода
-
регулирует доступ к
шине
-
регулирует доступ к
памяти
-
управляет процессором
7.
Перечислите
основные приемы повышения быстродействия при внутрипроцессорном параллелизме:
-
параллелизм на уровне команд
-
многопоточность
-
размещение на
микросхеме нескольких процессоров
-
многокомпьютерность
-
параллелизм на уровне
компьютеров
8.
Выберите верное
утверждение об адресном пространстве, используемом мультипроцессором
-
Все процессоры в мультипроцессоре используют единое адресное пространство
-
Все процессоры в
мультипроцессоре используют свое собственное адресное пространство
-
Часть процессоров в
мультипроцессоре используют единое адресное пространство, а часть свое
собственное
9.
Выберите
преимущества топологии сети «шина»
-
Выход из строя
центрального узла выводит из строя всю сеть
-
Экономный расход кабеля
-
Для добавления нового
компьютера в сеть необходима остановка всей сети
-
Централизованный
контроль и управление
-
Легко расширяется
Критерий оценки.
Из базы вопросов каждому студенту по каждой теме случайным
образом составляется список из 20 вопросов. Время для ответов на вопросы теста –
40 мин. Максимальное количество баллов, которое можно набрать за тест – 100.
Работа оценивается по следующей системе:
< 55% -
«Незачет»;
55%-100% -
«Зачет».
Описание электронных учебно-методических материалов
Лекционные
занятия проходят в мультимедийной аудитории, оснащенной компьютером и
проектором. Каждая лекция сопровождается презентацией, содержащей краткий
теоретический материал и иллюстративный материал. Каждая презентация построена
по следующему шаблону: название лекционного занятия, теоретический материал
(разбит на две части с учетом перемены), вопросы для обсуждения.
Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ
1.
Анализ архитектуры персонального
компьютера посредством использования специализированного программного
обеспечения
Цель
работы: Проанализировать параметры компоненты персонального компьютера
посредством использования специализированного программного обеспечения.
Лабораторная работа направлена на ознакомление с процессом получения
характеристик компонент персонального компьютера с помощью специализированного
программного обеспечения, и получение навыков по анализу и использованию
полученных характеристик для подбора оптимальной замены основных компонентов
персонального компьютера.
Требования
к результатам выполнения лабораторного практикума:
·
Наличие характеристик аппаратных составляющих персонального компьютера;
·
Проведение анализа полученных характеристик по каждой из указанных компонент
персонального компьютера;
·
Наличие по каждой требуемой компоненте рекомендаций с указанием параметров,
критичных при замене компоненты и предложение наиболее оптимальной из имеющихся
в продаже на данный момент.
2.
Тестирование персонального
компьютера на производительность
Цель: Протестировать персональный компьютер на
производительность.
Лабораторная работа направлена
на ознакомление с процессом тестирования персонального компьютера на
производительность и получение навыков по анализу результатов тестирования.
Требования к результатам
выполнения лабораторного практикума:
·
Наличие результатов тестирования процессора;
·
Наличие результатов тестирования файловой системы;
·
Наличие результатов тестирования оперативной памяти;
·
Наличие результатов тестирования пропускной способности сети, Интернет
соединений и скорости Интернета;
·
Проведение анализа полученных результатов тестирования.
3.
Оптимальный для решения
определенной задачи подбор компонент персонального компьютера
Цель:
Подобрать компоненты персонального компьютера таким образом, чтобы
собранный на основе них компьютеры был оптимален для решения поставленной
задачи с точки зрения соотношения цена – производительность.
Лабораторная работа направлена на ознакомление с процессом анализа поставленной
задачи и получение навыков по определению на основе анализа характеристик и
подбор соответствующих компонент
персонального компьютера, оптимальных для решаемой задачи.
Требования
к результатам выполнения лабораторного практикума:
·
Проведение анализа решаемой задачи, выбор характеристик основных компонент
персонального компьютера и обоснование оптимальности выбора.
·
Предложение варианта компонент персонального компьютера на основе имеющихся в
Интернете данных в соответствии с определенными характеристиками так, чтобы
собранный на основе их компьютер оптимально решал поставленную задачу.
|
