Программа курса (syllabus) по дисциплине «Организация вычислительных систем и сетей»

13 

 

 

    

5.    САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА  

Самостоятельная работа студента включает в себя: 

- проработку лекционного материала; 

- подготовку к лабораторным работам и защите отчетов по ним; 

- выполнение  РГР 

- изучение дополнительных материалов (перечень тем для самостоятельной работы 

приведен ниже). 

 

5.1. Наименование тем самостоятельной работы студентов под руководством 

преподавателя (СРСП), их содержание и объем в часах 

Таблица 8 

№  Наименование тем 

Кол-во 

часов 

1 

Методы повышения эффективности шин.. 

2 

2 

Принцип управления по хранимой в памяти микропрограмме. 

2 

3 

Ускорение целочисленного умножения. 

2 

4 

Конфликты в конвейере команд. 

2 

5 

Микропрограммный автомат с программируемой логикой. 

2 

6 

Алгоритмы замещения информации в заполненной кэш-памяти. 

2 

7 

Проектирование  автоматов  с  памятью.  Изучить  и  освоить  методы 

проектирования автоматов с памятью с помощью различных средств. 

2 

8 

Алгоритмы согласования содержимого кэш-памяти и основной памяти. 

2 

9 

Гиперпотоковая  обработка. 

2 

10  Понятия векторного процессора. 

2 

11  Контроллер массива процессоров. 

2 

12  Микропрограммный автомат с жёсткой логикой. 

2 

13 

Программируемый  последовательный  интерфейс.  Изучить  назначение  и 

структуру программируемого последовательного интерфейса. 

2 

14 

Микропроцессоры. 

Разобраться 

в 

структуре 

основных 

типов 

микропроцессоров. 

2 

15 

БИС/СБИС  с  программируемыми  структурами.  Ознакомиться  с 

современными типами ИС методами их использования. 

2 

5.2. Наименование тем самостоятельной работы студентов (СРС), их содержание и 

объем в часах 

Таблица9 

№  Наименование тем 

1 

Типы  выходных  каскадов  элементов.  Разобраться  в  причине  наличия 

различных типов выходных каскадов цифровых элементов. 

2 

Ускорение целочисленного деления. 

3 

Методы управления вводом/выводом. 

4 

Каналы и процессоры ввода/вывода. 

5 

Метрики сетевых соединений. 

6 

Классификация архитектур  кластерных систем. 

7 

Вычислительная модель потоковой обработки. 

8 

Статические потоковые вычислительные системы. 

9 

Динамические  потоковые вычислительные системы. 

10  Модели архитектур совместно используемой памяти. 

14 

 

11  Программные способы решения проблемы когерентности. 

12  Аппаратные  способы решения проблемы когерентности. 

13 

Архитектура  микроконтроллера.  Изучить  архитектура  микроконтроллера 

разобраться в назначении ее внутренних узлов. 

14  Макропотоковые вычислительные системы. 

15 

БИС/СБИС  с  программируемыми  структурами.  Ознакомиться  с 

достоинствами ИС с  программируемыми структурами. 

  

ВРЕМЯ КОНСУЛЬТАЦИЙ 

         Консультационные часы (оffice hours) по расписанию СРСП на кафедре  КТ два часа 

в  неделю  при  соотношении  лекционных  занятий  к  СРС  1:1,  что  позволяет  учащемуся 

самостоятельно  изучить  материал  более  углубленно.  Время  консультаций  выбирается  с 

учетом  расписания,  утвержденным  УМО  на  5семестр.  В  начале  учебного  года  будет 

висеть на доске объявления кафедры «Компьютерные технологий» (С307). 

6.

 

Цель и содержание расчётно-графической работы(РГР)                                     

   Целью  РГР  является: 

 

Обобщение,    закрепление    и    углубление    знаний  по    дисциплинам,    связанным    с  

организацией  ЭВМ  и  систем;  

 

Формирование    навыков    разработки    и    оформления    текстовой    и    графической  

технической  документации; 

 

Развитие  навыков  устных  сообщений  по  содержанию  работы. 

 

Содержанием  РГР  является  разработка  арифметико-логического  устройства (АЛУ),  

реализующего  заданный  набор  операций  с  учетом  ограничений  на  код  выполнения  

операций  и  способ  построения  управляющего  автомата. 

                                           Задания 

 Задания  РГР  включают  в  себя  некоторый  набор  исходных  данных  и  ограничений  

для    проектирования    АЛУ.    Все    варианты    задания    сведены    в    таблицу.    Строка  

таблицы  представляет  один  вариант  задания,  причем  номер  варианта  определяется  

номером  группы  (1-2)  и  порядковым  номером  студента  по  списку  группы (1-25). 

 

Разрабатываемое  АЛУ  должно  выполнять  одну  арифметическую  и  одну  поразрядную  

бинарную    логическую    операцию,    причем    на    способ    выполнения    арифметической  

операции  заданием  накладываются  некоторые  ограничения. 

Варианты  операций  обозначаются  в  таблице  следующим  образом: 

 

 

±  –  алгебраическое  сложение/вычитание; 

 

х  –  умножение  обыкновенное;  

 

х2 – умножение  ускоренное (  с  анализом  двух  разрядов  множителя); 

 

+1 – деление  с  восстановлением  остатка; 

 

+2 – деление  без восстановления  остатка; 

 

v  –  дизъюнкция; 

 

& –  конъюнкция; 

 

+  –  неравнозначность; 

 

≡  – эквивалентность. 

 

Для  всех  вариантов  заданий  исходные  данные  (операнды)  поступают  в  формате  16-

разрядных  двоичных  чисел  с  фиксированной  запятой,  представленных  в  прямом  коде  

[а а…а]  , [b b …b] ,  причем  нулевой  разряд  является  знаковым  и  запятая  фиксирована  

после  знакового  разряда.  Таким  образом,  в  арифметических  операциях  участвуют   

15 

 

 после  знакового  разряда.  Таким  образом,  в  арифметических   операциях   участвуют  

правильные    дроби    со    своими    знаками    (в    логических    операциях,    естественно,  

положение  запятой  и  знак  игнорируются,  операции  выполняются  над  16-разрядными  

двоичными    векторами).    Соответственно,    результат    операции    должен    быть  

представлен  в  той  же  форме:  [с с …с ] . 

 

В  задании  вводится  ограничение  на  код  выполнения  операции  (столбец   Код ВО  в  

таблице).    Если    код    ВО    отличается    от    прямого    –    обратный    (ОК)    или  

дополнительный    (ДК),    то    при    выполнении    арифметической    операции    следует  

перевести  операнды  в  заданный  код,  выполнить  в  нем  операцию,  а  результат  вновь  

перевести    в    прямой    код.    Логические    операции,    естественно,    выполняются    без  

всякого  преобразования. 

 

Результатом  выполнения  операции  в  АЛУ  должно  быть  не  только  значение  суммы  

(произведения,    конъюнкции    и    др.)    но    и    признаки    результата    (флаги).    Каждый  

вариант    задания    предполагает    формирования    двух    различных   флагов    (заданных    в  

столбце  Флаги  в  таблице)  из  приведенного  ниже  множества. 

 

Z  – признак  нулевого  результата; 

 

Р  – признак  четности  числа  единиц  в  результате; 

 

С  – признак переноса  (заема)  из  старшего  разряда; 

 

OV– признак арифметического переполнения. 

 

В    столбце    Тип    УА    задан    номер    типа    управляющего    автомата,    который  

необходимо    использовать    при   проектировании    заданного   АЛУ.    Список   типов    УА  

приведен  ниже. 

 

 

1 – «жесткая  логика»,  автомат  Мура; 

 

2 – «жесткая  логика»,  автомат  Мили; 

 

3  –  программируемая    логика,    единый    формат    микрокоманды,   принудительная  

адресация; 

 

4  –    программируемая    логика,    единый    формат    микрокоманды,    естественная  

адресация; 

 

5    –  программируемая    логика,    различные    форматы    для    операционных  

микрокоманд  и  микрокоманд  переходов,  естественная  адресация. 

 

6  –  программируемая    логика,    различные    форматы    для    операционных  

микрокоманд  и  микрокоманд  переходов,  принудительная  адресация 

 

В  задании  не  определены  ограничения  на  базис  логических,  опрационных  элементов  

и  элементов  памяти.  Поэтому  при  разработке  структурных  и  функциональных  схем  

можно  использовать  любые  стандартные  логические  и  операционные  элементы. 

В целом Р.Г.Р должен включает следующие разделы: 

1.Задание. 

2.Введение. 

            3.Основная часть. 

            4.Графическая часть. 

            5.Заключение. 

            6.Список литературы. 

            7.Приложение (если есть). 

 

16 

 

 

 

17 

 

                                                 ЗАДАНИЕ 

на расчётно-графическую работу по дисциплине «Организация 

вычислительных систем и сетей» 

Таблица 1 

 

№ 

Операции  Код 

ВО 

Флаги  Тип 

УА  № 

Операци

и 

Код 

ВО 

Флаг

и 

Тип 

УА 

1-1 

±,& 

ПК 

ОV, Z 

2 

2-1 

х 2 ,o  

ПК  ОV, Р 

4 

1-2 

x , v 

ПК 

ОV,Р 

3 

2-2 

х , е 

ПК  ОV,С 

1 

1-3 

+1 ,е 

ПК 

ОV, Z 

4 

2-3 

±,& 

ОК  ОV,2 

5 

1-4 

х2,= 

ПК 

ОV, С 

5 

2-4 

• ^      

— 

÷2, ≡ 

ПК  ОV,Р 

6 

1-5 

4-2, & 

ПК 

ОV, Z 

6 

2-5 

±,& 

ПК  ОV, Z 

4 

1-6 

x , v 

ПК 

ОV,Р 

1 

2-6 

÷1 ,v 

ПК  ОV,Р 

3 

1-7 

±,= 

ОК 

ОV, С 

2 

2-7 

± ,& 

ДК  ОV, Z 

2 

1-8 

х2,е 

ПК 

ОV,Р 

3 

2-8 

х2, ≡ 

ПК  ОV,Р 

5 

1-9 

+1 , & 

ПК 

ОV, Z 

4 

2-9 

÷2, & 

ПК  ОV, Z 

4 

1-10 

х2 , 

V

 

ПК 

ОV, С 

5 

2-10 

х2 , 

V

 

ПК  ОV, Р 

6 

1 - 1 1  

± 

,

 ≡ 

ДК 

ОV, Z 

6 

2-11 

±,& 

ок  ОV, Z

 

1 

1-12 

x , v 

ПК 

ОV,Р 

5 

2-12 

÷1 ,v 

ПК  ОV, Z

 

2 

1-13 

±,e 

ОК 

ОV,С 

4 

2-13 

±,& 

ДК  ОV, С 

3 

1-14 

+2 ,v 

ПК 

ОV,Р 

6 

2-14 

х2,e 

ПК  ОV, Z 

4 

1-15 

± ,& 

ДК 

ОV, Z 

3 

2-15 

÷1, ≡ 

, =  

ПК  ОV,Р 

3 

1-16 

x , v 

ПК 

ОV,С 

2 

2-16 

+2,v 

ПК  ОV, Z 

2 

1-17 

± 

,

 ≡ 

ПК 

ОV, Z 

1 

2-17 

± ,& 

ок 

ОV, С 

1 

1-18 

х2,е 

ПК 

ОV, Р 

1 

2-18 

x,e 

гас  ОV, С 

6 

1-19 

±,& 

ОК 

ОV, С 

2 

2-19 

÷1, & 

ПК  ОV, Z 

5 

1-20 

÷2, v 

ПК 

ОV,Р 

3 

2-20 

х2 , 

V

 

ПК  ОV,Р 

1 

1-21 

÷1 ,& 

ПК 

ОV, Z 

4 

2-21 

± 

,

 ≡ 

— 

ок  ОV, Z

 

2 

1-22 

x, ≡ 

ПК 

ОV, С 

5 

2-22 

x,e 

ПК  ОV, Z

 

6 

1-23 

± ,& 

ДК 

ОV, Z 

6 

2-23 

± ,& 

ДК  ОV,Р 

5 

1-24 

х2 , 

V

 

ПК 

ОV,Р 

3 

2-24 

х2, 

V

 

ПК  ОV, С 

4 

1-25 

x1, ≡ 

ПК 

ОV, С 

5 

2-25 

÷2, ≡ 

ПК  ОV, Z 

3 

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 

 

         Основная:  

1. Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация  ЭВМ  и  систем. СПб.:Питер,2004 

2.Степанов А.Н. Архитектура  вычислительных  систем  и  компьютерных     

18 

 

   сетей. СПб.:Питер,2007 

3.Бройдо В.Л., Ильина О.П.  Архитектура  ЭВМ  и  систем. СПб.:Питер,2006 

4.Горнец Н.Н.  организация  ЭВМ  и  систем. М.: Издательский центр «Академия», 2006 

5. Олифер В.Г. Компьютерные  сети. СПб.:Питер,2007 

 Таненбаум Э. Архитектура  компьютера. СПб.:Питер,2002 

6.  Мураховский В.И. Устройство  компьютера. М.:АСТ-Пресс книга,2004 

7.Пятибратов А.П. и др. Вычислительные машины, системы и сети.   

   М.:Статистика,1991 

8.Панфилов И.В. Половко А.М. Вычислительные системы.М. Советское          

   радио, 1990. 

9. Хомоненко А.Д.    Основы современных компьютерных технологий. СПб;     

   КОРОНА;1998. 

10.Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. 

 

 

 Дополнительная: 

11.В.Шнитман.  Современные  высокопроизводительные  компьютеры. 

1996г.  

12.  В. Корнеев. Параллельные вычислительные системы. М. Нолидж, 1999 

13. С. Давыдов. Технологии построения опорных сетей. Ж. Компьютер пресс, № 4, 2001г. 

14. М. А. Ташимов. Современные вычислительные системы и сетевые технологии, изд.“ 

Print-S”, Алматы, 2004, 284 с. 

15. Зима В. И. др. Безопасность глобальных снтевых технологий. – СПб., 2000, 2003. 

16. Хамахер К.,Варнешиш З. Организация ЭВМ. 

17. Богданов А.В. Архитектура и топология многопроцессорных вычислительных систем.- 

М,2004. 

18. Брайант Э. Компьютерные системы. СПб-2006. 

19. Гуров В.В. Основы теории и организаций ЭВМ,-М,, 2006. 

20. Древе Ю. Г. Организация ЭВМ и вычислительных систем.-М,.2006 

21. Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ,-сПб,,2006 

22. Истомин Е.П. Вычислительные системы,сети и телекоммуникации,-СПб,,2006 

23. Корнеев В.В. Вычислительные системы,-М,,2004 

24. Мелехин В.Ф. Вычислительные машины,системы и сети.-М,,2006 

25. Столлингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных сетеи.-М,,2002 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К ЭКЗАМЕНУ 

 

 

 

19 

 

 

1. Назовите области применения МВС в науке 

2. Производительность МВС -  это 

3. Назовите аппаратно-программные особенности компьютера, влияющие в реальных 

условиях на выполнение конкретной программы 

4. Назовите области применения МВС в бизнесе 

5. Пиковая производительность системы определяется 

6. Назовите факторы, определяющие время взаимодействия с памятью компьютера 

7. Назовите основные характеристики высокопроизводительных систем для глобальных 

корпоративных вычислений 

8. Единица производительности МВС  

9. Назовите принцип формирования иерархической памяти 

10. Под архитектурой высокопроизводительной системы в частности понимают 

11. Дайте определение понятию потока 

12.Характеристика класса SISD 

13. Какая цель преследуется при разработке новой архитектуры высокопроизводительной 

системы 

14.  Классификация архитектур вычислительных систем Флинна основывается 

15. Характеристика класса SIМD 

16. Почему существует несколько классификаций архитектур вычислительных систем 

17. Классификация архитектур вычислительных систем Флинна основывается 

18. Характеристика класса MISD 

19. Назовите главную особенность систем с архитектурой SMP 

20. Назовите основной недостаток систем с архитектурой SMP 

21. Кэши являются когерентными, если 

22. Назовите главную особенность систем с архитектурой MPP 

23. Назовите основной недостаток систем с архитектурой MPP 

24. МВС-1000 является системой 

25. Назовите главную особенность систем с архитектурой NUMA  

26. Почему архитектура NUMA называется гибридной 

27. SGI Origin3000 является системой 

28. Назовите главную особенность систем с архитектурой PVP  

29. Почему системы, имеющие PVP-архитектуру, можно назвать системами общего 

назначения 

30. Что представляет собой вычислительный кластер 

31. Основной недостаток систем, имеющих PVP-архитектуру  

32. Что в большой мере определяет производительность кластерной системы 

33. Что представляет собой узел вычислительного кластера 

34. Какая из перечисленных систем имеет PVP-архитектуру  

35. Какая схема соединения процессоров в кластере является наиболее эффективной 

36. Коммуникационной средой называется 

37. Узлы соединяются с помощью колец в коммуникационной технологии 

38. Основные преимущества технологии Myrinet 

39. Интерфейс SCI представляет собой 

40. Основные преимущества интерфейса SCI 

41. Какая из сетей является коммутируемой 

42. Технология Myrinet основана на использовании 

43. Каким образом интерфейс SCI уменьшает время межузловых коммутаций 

44. В каких многопроцессорных системах чаще всего используют Myrinet  

45. Ассоциативный способ обработки данных предлагает 

46. Ассоциативные системы относятся к классу 

47. Как происходит выбор информации в ассоциативных запоминающих устройствах 

20 

 

48. Конвейерная технология предполагает 

49. Матричные системы относятся к классу 

50. Каким образом осуществляется одновременное выполнение нескольких команд в 

конвейерных устройствах 

51. Организация матричных процессов предполагает 

52. Конвейерные системы относятся к классу 

53. Что позволяет осуществлять многомодальная логика 

54. Что такое биокомпьютинг 

55. Что является одним из основных преимуществ биокомпьютеров  

56. Что является командой в ДНК-процессоре 

57. Что представляет собой клеточные компьютеры 

58. Что является одним из основных недостатков биокомпьютеров  

59. Что является структурой  ДНК-процессора 

60. Для чего предназначены коммуникационные процессоры 

61. Основные преимущества коммуникационного процессора 

62. Назовите принцип работы клеточного компьютера 

63. Процессоры базы данных предназначены для 

64. Для чего в качестве процессоров баз данных используется специализированные 

параллельные вычислительные системы 

65. Что называют искусственной нейронной сетью 

66. Потоковые процессоры принадлежат к архитектуре 

67. За счет чего увеличивается производительность при векторной обработке данных 

68. Что представляет собой нейрон в искусственной нейронной сети 

69. Отличительной особенностью нейронных процессоров является 

70. В чем заключается основное отличие нечеткой логики от формальной 

71. Назовите один из основных принципов функционирования искусственной нейронной 

сети 

72. Назовите два типа простых коммутаторов 

73. Что является достоинством коммутаторов с пространственным разделением 

74. Другое название коммутаторов с временным разделением 

75. Что такое «очередь FIFO» 

76. Что является недостатком коммутаторов с пространственным разделением 

77. Какого алгоритма арбитража для коммутаторов с временным разделением не 

существуют 

78. Чем ограничивается масштабируемость шины 

79. Одинарные коммутаторы с пространственным разделением 

80. Какова задержка в составном коммутаторе  

81. Основная особенность баньян-сети 

82. Размерность матрицы вычислительных узлов, составляющих структурный модуль 

системы МВС-100 

83. Коммутатор 2х2, используемый в составных коммутаторах, состоит из 

84. Наиболее эффектный граф междумодульных связей с точки зрения организации 

обмена данными между вычислительными модулями 

85. Топология связей узлов в структурном модуле системы МВС-1000 

86. Близость процессоров это 

87. Какова структура объединения блоков системы SPP1000 

88. Какое из перечисленных событий послужило толчком к разработке стандартных 

технологий LAN 

89. Какое из событий произошло позже других 

90. Какие из перечисленных модулей участвуют в реализации связи компьютера с ПУ 

91. Какие компоненты включают понятие «интерфейс устройства» 

92. К какому компоненту сетевой ОС может быть отнесен драйвер 

21 

 

93. Частным случаем какой конфигурации является общая шина 

94. Какое из этих устройств можно назвать коммутатором 

95. Какой способ коммутации наиболее распространен сегодня в компьютерных сетях   

96. Какая из перечисленных ниже технологий основана на коммутации пакетов 

97. Число в форме с ПТ записывается в виде двух частей мантиссы и порядка, 

указывающий положение 

98. В автомате с «жесткой» логикой сигналы для каждой микрооперации формируется 

99. Устройство, выполняющее ускоренную обработку в виде нескольких ступеней, 

производящих часть обработки команды 

100. Устройство с хранимой в памяти логикой, процесс командного управления 

101. Своеобразный способ организации виртуальной памяти рассматривается как 

102. Динамическая память, работающая в режиме страничного быстрого обмена 

использует 

103. Процессоры, имеющие несколько конвейеров, позволяющих производить 

одновременную обработку большого числа команд, принято называть 

104. Этот интерфейс имеет топологию звезды и используется в качестве внутренней шины 

105. Интерфейс, подключающий к компьютерам различные устройства бытовой 

электроники 

106. Режим производящий последовательный опрос всех ПУ процессором с целью узнать 

готовность его к обмену есть  

107. Какая архитектура используется в серверах фирмы Sequent 

108. Какое устройство используется в системе МВС-100 для межпроцессорного обмена 

109. Система Cray ТЗЕ - это 

110. Какова максимальная пиковая производительность системы Cray ТЗЕ - 1200 

111. Какая операционная система стоит на ASCI White 

112. Что может ограничивать возможность масштабирования вычислительных систем 

113. Что характеризует надежность вычислительной системы 

114. Под управлением какой операционной системы работают серверы Silicon Graphics 

POWER CHALLENGE 

115. Какие процессоры работают в серверах Sun Enterprise  

116. К какому виду архитектуры относят серверы POWER CHALLENGE 

117. К какой группе относится сервер Sun Enterprise 450 

118. Какими особенностями обладают серверы POWER CHALLENGE 

119. Какой сервер предназначен для сетевых вычислений 

120. Сколько процессоров установлено в сервере Sun Enterprise 4500 

121. Какой сервер наиболее мощный по производительности 

122. На основе каких решений НР предполагает осуществить межузловые соединения в 

новой кластерной системе 

123. Какие функции выполняет сервер 2U xSeries 345 в кластере 1350 

124. Какими основными особенностями обладает система SGI Aitix 3000 

125. На каких вычислительных системах НР размещена OC Linux 

126. Что означает символ «1U» 

127. Какие вычислительные системы в результате тестовых  испытаний превзошел по 

производительности SGI Aitix 3000 

128. Какие устройства имеет узел кластера НР 

129. Серверы какой серии образуют IBM-кластер 1350 

130. На каких архитектурных решениях основывается система SGI Aitix 3000 

131. Какие аппаратные компоненты необходимо дублировать для организации 

непрерывной работы вычислительной системы 

132. Какие функции выполняет программное обеспечение в повышении надежности 

вычислительных систем 

133. Какие недостатки метода самоконтроля аппаратных модулей 

22 

 

134. Какие существуют способы и методы повышения надежности системы 

135. В чем состоит основная цель повышения надежности вычислительных систем 

136. Зачем нужно дублирование аппаратных компонентов вычислительной системы 

137. Какие существуют способы и методы повышения отказоустойчивости системы 

138. Что характеризует надежность вычислительной системы 

139. Какие преимущества обеспечивает принцип программной совместимости 

140. В чем состоит роль программного обеспечения при масштабировании 

вычислительных систем 

141. Как осуществляется оценка реальной производительности вычислительных систем 

142. Какие требования предъявляются к программной среде 

143. Что может ограничивать возможность масштабирования вычислительных систем 

144. Какова цель разработки вычислительных систем 

145. Что в первую очередь мешает повышению производительности вычислительных 

систем 

146. В чем состоит преимущество открытой программной среды 

 

жүктеу/скачать 463,02 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: