Computer Systems and Computer Networks

2024/2025

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

3

ECTS credits

Delivered at:

School of Computer Engineering

Course type:

Compulsory course

When:

3 year, 1, 2 module

Instructors

Борисов Сергей Петрович

Ivanova, Elena

Salibekyan, Sergey M.

Stepanyants, Vitaly

Программа 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

Рекомендуемая основная литература

• Архитектура компьютерных систем : как собрать современный компьютер по всем правилам, Нисан, Н., 2023
• Архитектура ЭВМ и вычислительные системы - Степина В.В. - КУРС - 2023 - https://znanium.com/catalog/product/1916205 - 349417 - ZNANIUM
• Дэвид, М. Х. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера / М. Х. Дэвид, Л. Х. Сара. — Москва : ДМК Пресс, 2017. — 792 с. — ISBN 978-5-97060-522-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/97336 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Компьютерные сети : принципы, технологии, протоколы, Олифер, В. Г., 2021
• Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Юбилейное издание - 978-5-4461-1426-9 - Виктор Олифер, Наталья Олифер - 2021 - Санкт-Петербург: Питер - https://ibooks.ru/bookshelf/387241 - 387241 - iBOOKS
• Компьютерные системы: архитектура и программирование, Брайант, Р. Э., 2022
• Новожилов, О. П.  Архитектура компьютерных систем в 2 ч. Часть 2 : учебное пособие для среднего профессионального образования / О. П. Новожилов. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 246 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-10301-4. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/517679 (дата обращения: 28.08.2023).
• Олифер, В. Г. Основы сетей передачи данных : учебное пособие / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. — 2-е изд. — Москва : ИНТУИТ, 2016. — 219 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/100346 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Основы построения объединенных сетей по технологиям CISCO : учебное пособие. — 2-е изд. — Москва : ИНТУИТ, 2016. — 285 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/100313 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Основы работы в программе CISCO PACKET TRACER : учебно-методическое пособие / составители Г. В. Абрамов [и др.]. — Воронеж : ВГУ, 2017. — 31 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/154795 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Островская, С. Криминалистика компьютерной памяти на практике. Как эффективно анализировать оперативную память / С. Островская, О. Скулкин , редактор С. Островская , перевод с английского А. А. Слинкина. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — 256 с. — ISBN 978-5-93700-157-3. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/314951 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Пайпер, Б. Администрирование сетей Cisco: освоение за месяц / Б. Пайпер , перевод с английского М. А. Райтман. — Москва : ДМК Пресс, 2018. — 316 с. — ISBN 978-5-94074-519-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/112927 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Толстобров, А. П.  Архитектура ЭВМ : учебное пособие для вузов / А. П. Толстобров. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 154 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-12377-7. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/518719 (дата обращения: 27.08.2024).
• Трошин, А. В. Конфигурирование коммутаторов Cisco : методические указания / А. В. Трошин. — Самара : ПГУТИ, 2021. — 24 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/301205 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Хабракен, Д. Маршрутизаторы Cisco. Практическое применение : учебник / Д. Хабракен. — Москва : ДМК Пресс, 2008. — 320 с. — ISBN 5-94074-123-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/1076 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Харрис, Д. М. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера RISC-V / Д. М. Харрис, С. Л. Харрис , под редакцией А. Ю. Романова , перевод с английского В. С. Яценкова. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — 810 с. — ISBN 978-5-97060-961-3. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/241166 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Харрис, Д. М. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера. Дополнение по архитектуре ARM / Д. М. Харрис, С. Л. Харрис , перевод с английского А. А. Слинкин. — Москва : ДМК Пресс, 2019. — 356 с. — ISBN 978-5-97060-650-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/111431 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Цифровая схемотехника и архитектура компьютера: RISC-V, Харрис, С. Л., 2022

Рекомендуемая дополнительная литература

• Безопасность компьютерных сетей, Олифер, В. Г., 2016

Авторы

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