Особенности (принципы) построения дисциплины

Особенность (принцип)

Содержание

Основания для введения дисциплины в учебный план по направлению или специальности

Стандарт специальности 010200 - прикладная математика и информатика, решение ученого совета ФПМИ от 24.06.2003 № протокола 6.

Адресат курса

Студенты по специальности 010501 - "Прикладная математика и информатика".

Основная цель (цели) дисциплины

Обеспечение базы теоретической и практической подготовки для

1. выбора архитектуры современного компьютера вычислительной сети) и системы для построения эффективной программы для данной задачи

2. выбора и преобразования алгоритмов, математических моделей явлений и процессов с целью эффективной реализации программного продукта,

3. приобретение знаний, необходимых для изучения последующих дисциплин.

Ядро дисциплины

Модели вычислений, принципы построения традиционных ЭВМ (принципы фон Неймана), архитектурные способы увеличения производительности традиционных ЭВМ (иерархия памяти, конвейеризация, упрощение набора команд, введения параллелизма на уровне команд, данных) и основы построения ВС (параллельных компьютеров).

Связи с другими учебными дисциплинами основной образовательной программы

Практикум на ЭВМ, основы параллельного программирования.

Требования к первоначальному уровню подготовки обучающихся

Для успешного изучения дисциплины студенту необходимы

1. знания, получаемые из курсов математической логики, программирования.

2. знания языка программирования С.

3. опыт работы на персональном компьютере, знание некоторых прикладных программ.

Особенности организации учебного процесса по дисциплине

Практическая часть дисциплины содержит РГР. Студенты осваивают некоторые приемы оптимизации программ, которые определяются особенностями архитектуры ЭВМ и используемого компилятора. Для чтения лекций и проведения занятий используется пакет Microsoft PowerPoint.

иметь представление

1

О принципах организации ЭВМ, вычислительных систем и сетей.

2

О способах параллельной обработки информации

3

О тенденциях развития современных ЭВМ и ВС.

4

О современном состоянии развития современных компьютеров, вычислительных систем и сетей ЭВМ (список TOP500).

знать

5

Базисные вычислительные модели. Основные компоненты традиционных ЭВМ.

6

Организация памяти, способы управления памятью.

7

Функционирование процессора. Технику конвейеризации. Причины остановки конвейера. Способы уменьшения остановок конвейера. SIMD-формат вычислений.

8

Набор команд. Представление команды. Основные характеристики CISC и RISC-процессоров.

9

Особенности организации связи в современных ЭВМ.

10

Принципы организации архитектур с параллелизмом на уровне команд: суперскалярные микропроцессоры и микропроцессоры с явным параллелизмом (EPIC).

11

Принципы организации архитектур с параллелизмом на уровне потоков. Понятие треда. Варианты реализации многопоточности. Программное обеспечение (OpenMP, треды). Примеры реализации многоядерных процессоров. Компьютеры с разделяемой памятью (UMA, NUMA, cc-NUMA, COMA) (мультипроцессоры). Компьютеры с распределенной памятью (мультикомпьютеры). Основные компоненты ВС. Примеры реализации современных мультипроцессоров и мультикомпьютеров и кластеров.

12

Принципы организации архитектур с параллелизмом на уровне процессов. Компьютеры с разделяемой памятью (UMA, NUMA, cc-NUMA), компьютеры с распределенной памятью (мультикомпьютеры, кластеры). Компьютеры с Основные компоненты ВС. Сравнительный анализ коммуникационных сред. Программное обеспечение Примеры реализации современных мультипроцессоров и мультикомпьютеров и кластеров.

уметь

13

По упрощенной схеме микропроцессора и вычислительной системы понять, как они работают, за счет каких архитектурных усовершенствований получены соответствующие характеристики производительности.

14

Написать и отладить программу с учетом особенностей архитектуры ЭВМ (например, организации памяти, нескольких ядер и т.д.).

иметь опыт (владеть)

15

Некоторые навыки практической работы на компьютерах разной архитектуры.