Кто читает:: Департамент программной инженерии

Статус:: Курс по выбору

Когда читается:: 2-й курс, 1, 2 модуль

Преподаватели

Виденин Сергей Александрович

Кензин Игорь

Легалов Александр Иванович

Пашигорев Кирилл Игоревич

Полная версия программы учебной дисциплины Задать вопрос

Аннотация

Дисциплина “Архитектура вычислительных систем” направлена на изучение особенностей организации компьютеров и методов взаимодействия между их подсистемами. Рассматриваются особенности многоуровневого построения архитектур и взаимное влияние этих уровней, что необходимо учитывать для повышения эффективности разрабатываемого программного обеспечения. Основной акцент сделан на архитектуры уровня системы команд и использование для программирования на данном уровне языка ассемблера. Показана взаимосвязь данного уровня с операционной системы и вышестоящим уровнем языков системного программирования. Представляются различные подходы к построению архитектур на уровне системы команд. Приводятся методы обработки прерываний, взаимодействий с устройствами ввода-вывода, особенностей повышения производительности на уровне микроархитектуры, поддержка параллелизма.

Цель освоения дисциплины

Формирование профессиональных компетенций, связанных с использованием теоретических знаний в области архитектур вычислительных систем.
Ознакомление с современными архитектурами вычислительных систем с целью заложить основы для последующих курсов, посвящённых созданию современных информационных систем и архитектур программного обеспечения.
Получение навыков в области выбора и сочетания архитектур вычислительной системы, наилучшим образом раскрывающего потенциальные возможности решаемой задачи с учётом заданных требований к программному обеспечению.

Планируемые результаты обучения

Понимание взаимосвязей между различными уровнями архитектурных решений и особенностей отображения вышестоящих уровней в нижестоящие.
Умение выбирать при разработке программного обеспечения архитектурные решения, повышающие эффективность современных компьютеров с учетом их аппаратных возможностей, операционных систем и языков программирования различного уровня организации.
Понимание тенденций развития архитектур современных вычислительных систем.

Содержание учебной дисциплины

Архитектуры вычислительных систем (ВС). Основные понятия и определения. Классификация архитектур ВС. Исторические сведения
Поддержка однозначного выполнения операций. Системы типов. Отображение на архитектурные решения.
Представление данных в вычислительных системах. Данные, используемые в процессоре RISC-V
Архитектура уровня системы (набора) команд. Классификация архитектур. Обзор различных архитектурных решений.
Особенности RISC архитектур. Архитектура и система команд процессоров RISC-V.
Особенности RISC архитектур. Архитектура и система команд процессоров ARM.
Особенности CISC архитектур. Архитектура процессоров семейства x86.
Обзор других вариантов архитектур современных вычислительных систем.
Взаимодействие с внешними устройствами.
Уровень микроархитектуры. Структурные решения, обеспечивающие повышение эффективности на уровне системы команд. Микроархитектуры RISC-V.
Архитектуры параллельных вычислительных систем. Структурные и концептуальные решения. Модели параллельных вычислений
Многопоточные и многоядерные архитектуры. Многопоточное программирование.
Многопроцессорные архитектуры и распределенные вычисления. Программирования кластерных систем.
Специализированные параллельные архитектуры.
Альтернативные пути развити. Нетрадиционые подходы к построению архитектур параллельных вычислительных систем.

Элементы контроля

Индивидуальное задание № 1. Целочисленная арифметика. Массивы
Индивидуальное задание на обработку одномерных массивов с использованием целочисленной арифметики.
Индивидуальное задание №2. Арифметика с плавающей точкой
Выполнение задания позволяет освоить и закрепить материал, связанный с изучением спецпроцессора с плавающей точкой и его системой команд.
Индивидуальное задание №3. Обработка строк символов. Работа с файлами.
Индивидуальные задачи на работу с ASCII строками символлов.
Выполнение домашних заданий
Выполнение домашних заданий, выдаваемых по материалам, рассмотренным в лекционном курсе и на семинарах.
Итоговый экзамен по дисциплине
Допуск к итоговому экзамену определяется в соответствии с регламентом, представленным в формуле оценки.
Индивидуальное задание №4. Организация ввода-вывода данных
Текущая работа на семинарах
Посещение семинаров и работа на них.

Промежуточная аттестация

2024/2025 2nd module
0.08 * Выполнение домашних заданий + 0.12 * Индивидуальное задание № 1. Целочисленная арифметика. Массивы + 0.15 * Индивидуальное задание №2. Арифметика с плавающей точкой + 0.12 * Индивидуальное задание №3. Обработка строк символов. Работа с файлами. + 0.21 * Индивидуальное задание №4. Организация ввода-вывода данных + 0.2 * Итоговый экзамен по дисциплине + 0.12 * Текущая работа на семинарах

Список литературы

Авторы

Лебедев Сергей Аркадьевич
Легалов Александр Иванович

Бакалаврская программа «Программная инженерия»

По вопросам поступления консультирует

Адрес

Архитектура вычислительных систем

Преподаватели

Программа дисциплины