Авторы: Наталья Ершова, Алексей Соловьев | Ульяновский государственный университет
Форма обучения:
дистанционная
Стоимость самостоятельного обучения:
бесплатно
Доступ:
свободный
Документ об окончании:
 
Уровень:
Для всех
Длительность:
15:15:00
Студентов:
3712
Выпускников:
984
Качество курса:
4.05 | 4.02
Рассматриваются принципы построения и направления развития ЭВМ, архитектура вычислительной системы, разъясняются особенности режимов работы процессоров, приводится иерархическая система памяти компьютера, разъясняется организация прерываний, прямого доступа в память и ввода/вывода.
Большое внимание уделяется архитектурным особенностям и режимам работы 16-битных процессоров фирмы Intel и базовой структуре микропроцессоров IA-32: основным регистрам, режимам работы; страничной и сегментной адресации памяти; многозадачности; формату команд, а также некоторым особенностям архитектуры. Приводится анализ развития процессоров фирмы Intel от 8086 до Pentium 4. Разъясняются такие базовые понятия, как конвейеризация шины, режим пакетирования, суперскалярная архитектура, динамическое исполнение программ и особенности новых архитектурных решений: SIMD и NetBurst. Кроме микропроцессоров IA-32, рассматривается структура процессоров семейства МС680х0 фирмы Motorola и архитектура современных RISC процессоров. Анализируется иерархическая подсистема памяти, организация кэш-памяти и особенности обновления информации, перспективы развития технологий DRAM. Характеризуются обмен с прерываниями и организация прямого доступа к памяти. Взаимодействие ПЭВМ и сопроцессора приводится для микропроцессоров IA-32 и МС680х0. Рассматривается состав и характеристика периферийных устройств. Предлагаются для рассмотрения основные классы параллельных систем, их характеристики и особенности.
Специальности: Разработчик аппаратуры
 

План занятий

Занятие
Заголовок <<
Дата изучения
Лекция 1
14 минут
Введение
В этой лекции кратко приведена история развития информатики, рассматриваются принципы построения, поколения и классификация ЭВМ и принципы их построения, а также основные модели ПЭВМ. Цель: познакомить учащихся с историей развития информатики, сформировать знания о принципах построения ЭВМ, и умения определять, к какому классу ЭВМ относятся современные вычислительные машины.
Оглавление
    -
    Лекция 2
    21 минута
    Архитектура 16-битных микропроцессоров семейства Intel IA-32
    В этой лекции анализируется базовая архитектура процессора 8086: основные регистры, адресация памяти, режимы работы и ее развитие в процессоре 80286. Цель: познакомить учащихся с архитектурными особенностями и режимами работы 16-битных процессоров фирмы Intel, сформировать знания о формировании адреса в разных режимах работы процессора.
    Оглавление
      -
      Лекция 3
      37 минут
      Архитектура 32-битных микропроцессоров семейства Intel IA-32. Часть 1
      В данной части лекции рассматривается базовая структура микропроцессоров IA-32: программная модель, основные регистры и формат команд. Цель: познакомить учащихся с программной моделью IA-32, сформировать знания о некоторых архитектурных особенностях микропроцессоров IA-32.
      Оглавление
        -
        Лекция 4
        40 минут
        Архитектура 32-битных микропроцессоров семейства Intel IA-32. Часть 2
        В данной части лекции рассматриваются режимы работы микропроцессоров IA-32; страничная и сегментная адресация; многозадачность, а также некоторые особенности архитектуры. Цель: познакомить учащихся с особенностями работы микропроцессоров IA-32, сформировать знания о принципах реализации многозадачности и представления о проблемах защиты задач в многозадачной среде, сформировать умения и навыки правильно выбрать и использовать режим работы микропроцессора.
        Оглавление
          -
          Лекция 5
          13 минут
          Конвейеризация. Новые возможности микропроцессоров IA-32
          В данной лекции рассматриваются развитие конвейерной структуры микропроцессоров IA-32 и новые технологии, повышающие производительность этих микропроцессоров: суперскалярная архитектура, динамическое (спекулятивное) исполнение команд. Цель: познакомить студентов с некоторыми принципами параллельной обработки данных благодаря конвейерам команд и суперскалярности, сформировать умения и навыки определять эффективность того или иного кода в зависимости от особенностей архитектуры ЦП.
          Оглавление
            -
            Лекция 6
            36 минут
            Анализ развития процессоров фирмы Intel: семейство Pentium
            В этой лекции рассматриваются организация и режимы работы процессоров семейства Pentium, SIMD-расширения архитектуры IA-32, микроархитектура NetBurst, приводится алгоритм инициализации ЭВМ на базе процессоров х86. Цель: познакомить учащихся с особенностями новых архитектурных решений: SIMD и NetBurst; сформировать знания о MMX- и SSE-инструкциях, о новых типах данных, сформировать умения и навыки правильного выбора и использования режима работы микропроцессора.
            Оглавление
              -
              Лекция 7
              11 минут
              Микропроцессоры семейства МС680х0 фирмы Motorola
              В этой лекции анализируются характеристики микропроцессоров i8086 и MC68000 фирмы Motorola, рассматриваются программные модели пользователя и супервизора, разъясняется распараллеливание функций в структуре микропроцессоров фирмы Motorola. Цель: показать преемственность программных моделей пользователя и супервизора, разъяснить метод повышения производительности процессора через распараллеливание функций в структуре микропроцессоров фирмы Motorola.
              Оглавление
                -
                Лекция 8
                36 минут
                Сопроцессоры
                В этой лекции речь идет о способах обмена информацией между ЦП и сопроцессором, о функциях математического сопроцессора и особенностях программирования ПЭВМ с сопроцессором. Рассматривается структура сопроцессоров семейства Intel x87 и блока вещественной арифметики (FPU) процессоров Pentium, а также организация сопроцессорного интерфейса ЦП семейства Motorola MC680х0. Цель: познакомить с основными принципами организации сопроцессоров, сформировать умения и навыки, необходимые для понимания работы систем с сопроцессорами.
                Оглавление
                  -
                  Лекция 9
                  37 минут
                  Организация памяти вычислительной системы
                  В данной лекции рассматриваются вопросы организации подсистемы памяти персональных компьютеров, иерархия памяти, варианты архитектуры и алгоритмов функционирования кэш-памяти. Проведен обзор существующих технологий асинхронной и синхронной динамической памяти (DRAM). Цель: познакомить с иерархией подсистемы памяти ПК, с вопросами организации кэш-памяти, рассмотреть перспективы развития технологий DRAM, сформировать умения и навыки оценки эффективности и производительности подсистемы памяти вычислительной системы.
                  Оглавление
                    -
                    Лекция 10
                    21 минута
                    Архитектура RISC-процессоров
                    В этой лекции рассматриваются основные черты RISC-процессоров и характеристики современных RISC-процессоров на примере Alpha 21264 и PA-8000, основные направления развития и области применения RISC-процессоров, а также анализируются черты RISC-архитектуры в семействе IA-32. Цель: познакомить учащихся с историей появления процессоров RISC-архитектуры, с основными чертами RISC-процессоров, с характеристиками современных RISC-процессоров, сформировать умения выделять черты RISC-архитектуры в современных процессорах IA-32.
                    Оглавление
                      -
                      Лекция 11
                      33 минуты
                      Параллельные системы
                      В этой лекции рассматриваются основные классы параллельных систем, их характерные особенности, технологии параллельного программирования и способы оценки производительности супер-ЭВМ. Цель: ознакомить учащихся с основными классами параллельных систем, разъяснить методы конвейерной и параллельной обработки данных, сформировать умения и навыки правильной оценки производительности суперкомпьютера.
                      Оглавление
                        -
                        Лекция 12
                        20 минут
                        Современные архитектуры вычислительных систем
                        В этой лекции речь идет об особенностях VLIW-архитектуры, IA-64 и EPIC, разъясняются архитектурные решения Е2К, реализованные в суперкомпьютере Эльбрус 3, приводятся сравнительные характеристики E2K и Alpha 21264. Цель: познакомить учащихся с характерными чертами современных архитектур вычислительных систем: VLIW, IA-64 и EPIC; сформировать умения анализировать архитектуру вычислительной системы и выделять ее особенности.
                        Оглавление
                          -
                          Лекция 13
                          42 минуты
                          Организация обмена в вычислительной системе
                          В данной лекции рассматриваются две подсистемы, обеспечивающие обмен данными между периферийными устройствами и ЦП. Речь идет о подсистеме обработки аппаратных прерываний и подсистеме прямого доступа к памяти. Цель: познакомить студентов с видами событий в вычислительной системе на основе IA-32, сформировать представление об организации доставки асинхронных сигналов (прерываний) центральному процессору, о способе организации обмена в вычислительной системе на основе прямого доступа периферийного устройства к памяти.
                          Оглавление
                            -
                            Лекция 14
                            1 час 8 минут
                            Интерфейсы вычислительных систем
                            В данной лекции вводится понятие интерфейса, рассматриваются основные интерфейсные функции и технические характеристики интерфейсов ввода/вывода, приводятся системные интерфейсы микроЭВМ и их особенности. Цель: познакомить учащихся с шинами расширения, используемыми в архитектуре ПК в настоящее время, с их характеристиками и особенностями, научить определять возможности системных интерфейсов и оценивать их пропускную способность.
                            Оглавление
                              -
                              Лекция 15
                              1 час 16 минут
                              Интерфейсы периферийных устройств
                              В данной лекции рассматриваются универсальные периферийные интерфейсы для подключения внешних устройств к персональному компьютеру. Цель: познакомить учащихся с примерами организации взаимодействия ПК и периферийных устройств, а также обозначить основные тенденции развития интерфейсов вычислительных систем.
                              Оглавление
                                -
                                Лекция 16
                                1 час 8 минут
                                Состав, классификация и характеристики периферийных устройств
                                В данной лекции рассматриваются основные типы периферийных устройств для ПК, их принципы работы и основные характеристики. Цель: ознакомление с назначением различных периферийных устройств ПК и принципами их работы, создание представления о способах кодирования, обработки, хранения и передачи информации в различных периферийных устройствах, развитие умений и навыков сравнения и выбора периферийных устройств для решения поставленных задач.
                                Оглавление
                                  -
                                  Лекция 17
                                  36 минут
                                  Тенденции развития средств вычислительной техники
                                  В этой лекции рассматриваются тенденции развития микропроцессоров, разъясняются основные направления развития нанотехнологий, приводятся примеры современных достижений на базе нанотехнологий. Цель: познакомить учащихся с основными направлениями развития средств вычислительной техники; сформировать умения и навыки определения эффективности того или иного способа достижения повышения производительности микропроцессоров.
                                  Оглавление
                                    -
                                    1 час 40 минут
                                    -
                                    Виктория Монахова
                                    Виктория Монахова
                                    Евгений Коваленко
                                    Евгений Коваленко