Вычислительные системы и компьютерные сети

Бакалавриат 2024/2025

Статус: Курс обязательный (Информатика и вычислительная техника)

Направление: 09.03.01. Информатика и вычислительная техника

Кто читает: Департамент компьютерной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Альмасизаде Парса Фарид, Борисов Сергей Петрович, Иванова Елена Михайловна, Салибекян Сергей Михайлович, Степанянц Виталий Гургенович

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 76

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Настоящая дисциплина состоит из двух частей, изучаемых последовательно в двух модулях. Часть «Вычислительные системы» знакомит с принципами построения и функционирования основных архитектурных блоков компьютера. На примере решения практических задач различной вычислительной сложности вы научитесь анализировать модели многоуровневой архитектуры компьютера и выбирать оптимальную конфигурацию. Навыки профессиональной оценки современных тенденций построения ПК/ноутбуков/планшетов/смартфонов помогут спроектировать собственную вычислительную систему с применением технологий повышения производительности на программном и аппаратном уровне. Выполнение индивидуальных заданий даст вам возможность на собственном опыте выявить отличия процессорных ядер (CPU/GPU), оценить их достоинства и недостатки, что будет полезно при создании собственных программно-аппаратных проектов любой сложности. В части «Компьютерные сети» рассматриваются основные понятия и принципы функционирования компьютерных сетей, а также работа основных протоколов стека TCP/IP. Рассматриваемый материал является основой для глубокого погружения в вопросы, связанные с организацией сетевых взаимодействий в информационных системах, проектированием и администрированием компьютерных сетей предприятий.

Цель освоения дисциплины

Получить базовые знания в области программно-аппаратного обеспечения вычислительных систем. Получить базовые знания в области архитектуры вычислительных систем и их состава. Получить базовые знания по операционным системам и программированию на языках низкого уровня.
Получить базовые знания в области теории передачи данных. Получить базовые знания в области применения компьютерных систем и сетей. Получить базовые знания архитектуры и компонентов компьютерных сетей.

Планируемые результаты обучения

Анализирует различия архитектуры ВС и процессоров на примере CISC и RISC.
Анализирует формат команды для выбранного ядра CPU. Объясняет порядок выполнения машинной инструкции ядром процессора
Владеет знаниями о протоколах прикладного уровня модели OSI. Владеет базовыми умениями по настройке основных сетевых сервисов
Владеет знаниями о протоколах сетевого уровня модели OSI.Умеет рассчитывать IP-адреса узлов и сетей. Умеет работать с таблицей маршрутизации.
Владеет знаниями о протоколах транспортного уровня модели OSI.Умеет работать с таблицей соединений/сокетов
Владеет знаниями о технологии NAT, знает названия и функции организаций, связанных с управлением в Интернет. Знает разницу между LAN, MAN и WAN сетями.
Владеет знаниями о технологиях семейства Ethernet. Умеет анализировать структуру и содержимое кадров технологии Ethernet
Знает какие среды передачи данных используются в современных сетях и их характеристики. Умеет обжимать кабель витая пара категории 5е.
Знает основные понятия, связанные с моделью взаимодействия систем по сети и связи между ними
Оценивает особенности организации ВС на микроархитектурном уровне и порядок выполнения вычислений процессором
Сравнивает две любые ВС по их технико-эксплуатационным характеристикам, анализирует тип архитектуры процессора, может рассчитать пиковую производительность ЦП/ВС.
Понимает принципы функционирования микросхем памяти, оценивает скоростные характеристики различного типа памяти

Содержание учебной дисциплины

Вводная часть
Введение. Основы сетевых взаимодействий
Физические аспекты передачи данных
Основы коммутации
Основы маршрутизации
Основы транспортного уровня OSI
Основы прикладного уровня OSI
Интернет
Основы безопасности сетей и передачи данных
Семинары (модуль 2)
Понятие ВС, технико-эксплуатационные характеристики ВС
Понятие архитектуры ВС и КС и его составляющих
Архитектура памяти ВС
Практические работы (модуль 2)
Практические работы (модуль 1)
Семинары (модуль 1)
Архитектура и характеристики процессора
Архитектура вычислительных систем (ВС). Основные понятия и определения.
Микроархитектура процессора,
Архитектура системы команд
Технические характеристики ВС
Иерархия памяти
Процессор
Архитектура и технические характеристики ВС

Элементы контроля

Тесты на лекциях
Практические работы
Написание программ на Ассемблере для Intel и MIPS
Домашнее задание
Оценка производительности процессора, системы памяти и ВС в целом
Экзамен ВС
Практика модуль 2
Экзамен Сети
Активность

Промежуточная аттестация

2024/2025 1st module
в данном модуле предмет не ведется
2024/2025 2nd module
0.05 * Активность + 0.65 * Практика модуль 2 + 0.3 * Экзамен Сети

Список литературы

Авторы

Иванова Елена Михайловна
Романова Ирина Ивановна
Борисов Сергей Петрович
Некрасов Глеб Александрович

Программа дисциплины