Кафедра: Информатики и вычислительной техники

Красноярск 2008 г.

Цели и задачи

Предмет «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ, СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ» охватывает общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин, информационно-логические основы вычислительных машин, их функциональную и структурную организацию, принципы функционирования подсистемы памяти, процессоров, интерфейсов ввода-вывода, периферийных устройств. В рамках предмета изучаются история развития микропроцессоров, современные процессорные архитектуры, внешние и внутренние интерфейсы современных вычислительных систем, организация подсистем памяти и хранения данных, общие принципы функционирования наиболее распространённых периферийных устройств. Уделяется внимание многомашинным и многопроцессорным вычислительным системам. Рассматриваются основные тенденции развития вычислительных средств, пути повышения эффективности функционирования вычислительных систем.

В рамках дисциплины рассматриваются архитектуры и классификации вычислительных сетей, техническое, информационное, программное обеспечение сетей, структура и характеристики систем телекоммуникаций, коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем, цифровые сети связи, электронная почта.

Целью дисциплины «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ, СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ» является расширение знаний студентов в области основных микропроцессорных архитектур, принципов построения и функционирования распространённых вычислительных систем, изучение основ программирования современных микропроцессорных систем, изучение современных сетевых технологий, средств телекоммуникаций, приобретение практических навыков по работе с различными сетевыми операционными системами.

Задачами дисциплины являются изучение основ вычислительной техни­ки (ВТ), принципов построения устройств ВТ и особенностей различных классов ЭВМ, архитектуры и принципов работы ПЭВМ, основных принципов построения и функционирования многопроцессорных вычислительных систем, ознакомление с перспективными направле­ниями развития ВТ, изучение общих принципов организации компьютерных сетей, принципов управления взаимодействием прикладных процессов, разновидностей передающих сред, сетевых операционных систем, вопросов безопасности и защиты данных глобальных сетей.

 

2. Требование к уровню освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

· знать базовые принципы организации и функционирования аппаратных средств современных систем обработки информации;

· знать основные характеристики, возможности и области применения наиболее распространенных типов ЭВМ;

· иметь навыки в области разработки архитектуры ЭВМ;

· иметь представление о тенденциях развития ЭВМ и систем;

· разбираться в теоретических аспектах сетей и телекоммуникаций;

· уметь конфигурировать сети;

· разбираться в неполадках на уровне профессионального пользователя.

 

3. Объём дисциплины по видам учебного процесса (080801.65)

Таблица 1

Виды учебной работы	Всего часов	Семестры
Общая трудоёмкость дисциплины
Аудиторные занятия. Всего:
В том числе: лекции
практические занятия, семинары
лабораторные работы
др. виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа. Всего:
В том числе: курсовой проект (работа)
КРЗ
реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид итогового контроля		Зачет	Экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Тематический план

Таблица 2

	Раздел дисциплины	Лекции	Практические занятия или семинары	Лабораторные работы
	История развития вычислительной техники
	Архитектура 16-битных микропроцессоров семейства Intel IA-32
	Архитектура 32-битных микропроцессоров семейства Intel IA-32
	Конвейеризация. Новые возможности микропроцессоров IA-32
	Анализ развития процессоров фирмы Intel: семейство Pentium
	Организация памяти вычислительной системы
	Архитектура RISC-процессоров
	Параллельные системы
	Современные архитектуры вычислительных систем
	Организация обмена в вычислительной системе
	Интерфейсы вычислительных систем
	Интерфейсы периферийных устройств
	Состав, классификация и характеристики периферийных устройств
	Тенденции развития средств вычислительной техники
	История развития компьютерных сетей Структура и организация функционирования сетей (глобальных, региональных, локальных)
	Классификация вычислительных сетей Принципы организации компьютерных сетей
	Управление взаимодействием прикладных процессов
	Техническое обеспечение сетей Сетевая аппаратура
	Передающие среды
	Беспроводные технологии
	Архитектура вычислительных сетей Классические сетевые технологии: Ethernet, Token Ring, ArcNet
	Эффективность функционирования вычислительных машин, систем и сетей телекоммуникаций и пути повышения эффективности Скоростные сетевые архитектуры
	Структура и характеристики систем телекоммуникаций: коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем
	Цифровые сети связи
	Перспективы развития вычислительных средств Технические средства человеко-машинного интерфейса
	Изучение аппаратных сетевых компонентов
	Информационное и программное обеспечение сетей Изучение сетевых возможностей операционных систем и прикладных программ для сетевого использования
	Электронная почта
	Изучение принципов программирования микропроцессорных систем
	Программирование устройств ввода-вывода
	Функционирование процессорных систем в многозадачном режиме

4.2. Содержание разделов дисциплины

Лекционный курс

Раздел 1

История развития вычислительной техники

История развития информатики, рассматриваются принципы построения, поколения и классификация ЭВМ и принципы их построения.

 

Раздел 2

Архитектура 16-битных микропроцессоров семейства Intel IA-32

Базовая архитектура процессора 8086: основные регистры, адресация памяти, режимы работы и ее развитие в процессоре 80286.

Раздел 3

Архитектура 32-битных микропроцессоров семейства Intel IA-32.

Базовая структура микропроцессоров IA-32: программная модель, основные регистры и формат команд. Режимы работы микропроцессоров IA-32; страничная и сегментная адресация; многозадачность, некоторые особенности архитектуры.

 

Раздел 4

Конвейеризация.

Развитие конвейерной структуры микропроцессоров IA-32 и новые технологии, повышающие производительность этих микропроцессоров: суперскалярная архитектура, динамическое (спекулятивное) исполнение команд.

Раздел 5

Анализ развития процессоров фирмы Intel: семейство Pentium

Организация и режимы работы процессоров семейства Pentium, SIMD-расширения архитектуры IA-32, микроархитектура NetBurst, приводится алгоритм инициализации ЭВМ на базе процессоров х86.

Раздел 6

Организация памяти вычислительной систем

Рассматриваются вопросы организации подсистемы памяти персональных компьютеров, иерархия памяти, варианты архитектуры и алгоритмов функционирования кэш-памяти. Проведен обзор существующих технологий асинхронной и синхронной динамической памяти (DRAM).

Раздел 7

Архитектура RISC-процессоров

Рассматриваются основные черты RISC-процессоров и характеристики современных RISC-процессоров на примере Alpha 21264 и PA-8000, основные направления развития и области применения RISC-процессоров, а также анализируются черты RISC-архитектуры в семействе IA-32.

 

Раздел 8

Параллельные системы

Рассматриваются основные классы параллельных систем, их характерные особенности, технологии параллельного программирования и способы оценки производительности супер-ЭВМ.

 

Раздел 9

Современные архитектуры вычислительных систем

Особенности VLIW-архитектуры, IA-64 и EPIC, архитектурные решения Е2К, реализованные в суперкомпьютере Эльбрус 3, приводятся сравнительные характеристики E2K и Alpha 21264.

 

Раздел 10