|
Методические рекомендации по
изучению дисциплины для студента
«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.
Для изучения теоретической части курса необходимо изучить вопросы,
рассматриваемые в лекциях. При изучении материала необходимо помимо лекционных
материалов использовать рекомендуемую основную и дополнительную литературу для
лучшего усвоения материала.
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 изучении теоретического материала рекомендуется использовать слайд-лекции,
каждая из которых содержит конспект материала по определенному разделу
дисциплины. Подробно материал представлен в учебном пособии.
Рекомендации по подготовке к
зачету.
Дополнительно к изучению конспектов лекций и учебного пособия “Архитектура
вычислительных систем и компьютерных сетей” необходимо пользоваться другими
учебными пособиями. Рекомендуется использовать электронные учебно-методические
пособия по теме курса, имеющиеся на сайте кафедры Юнеско по НИТ (unesco.kemsu.ru),
а также зеркале сайта
citforum.ru
(citforum.kemsu.ru).
Кроме «заучивания» материала, очень важно добиться состояния понимания изучаемых
тем дисциплины. С этой целью рекомендуется после изучения очередного параграфа
выполнить несколько упражнений на данную тему. Кроме того, очень полезно
мысленно задать себе следующие вопросы (и попробовать ответить на них): о чем
этот параграф?, какие новые понятия введены, каков их смысл?, для чего
используется та или иная технология параллельного программирования?
Зачет
проводится в виде тестирования. Для подготовки к тесту необходимо изучение
материала по каждому из выданных вопросов. 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
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:
1.
Наличие характеристик
аппаратных составляющих персонального компьютера;
2.
Проведение анализа полученных
характеристик по каждой из указанных компонент персонального компьютера;
3.
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:
1.
Наличие результатов
тестирования процессора;
2.
Наличие результатов
тестирования файловой системы;
3.
Наличие результатов
тестирования оперативной памяти;
4.
Наличие результатов
тестирования пропускной способности сети, Интернет соединений и скорости
Интернета;
5.
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:
1.
Проведение анализа решаемой
задачи, выбор характеристик основных компонент персонального компьютера и
обоснование оптимальности выбора.
2.
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.
|
