Архитектура современных компьютеров

Курсы, обеспечивающие достаточный начальный уровень знаний

• DEV-J-CP. Комплексная программа "Разработчик прикладного программного обеспечения (Язык Java)"

Вступительное тестирование

Тест № ВКТ-113.2 Операционная система MS Windows

• Понятие об операционных системах. Функции и классификация операционных систем.
• Состав MS Windows. Требования к аппаратной части.
• Понятие об оригинальной и локализованной версиях программы.
• Раскладка клавиатуры. Переключение языка.
• Работа с мышью в MS Windows: указатели и типы операций.
• Интерфейс MS Windows. Основные элементы.
• Элементы окон в MS Windows. Режимы отображения окна, операции с окнами. Виды окон.
• Запуск, завершение приложений, переключение между ними.
• Элементы диалоговых окон, заполнение полей в диалоговых окнах.
• Операции с пиктограммами. Виды пиктограмм.
• Типы меню и команд. Способы выполнения команд.
• Главное меню. Разделы Главного меню.
• Завершение работы с MS Windows. Перезагрузка системы.
• Стандартные приложения MS Windows: графический редактор Paint, текстовый редактор Word, Калькулятор. Стандартные кнопки в приложениях.
• Открытие и сохранение документов
• Буфер Обмена. Копирование и перемещение данных через Буфер Обмена.
• Ярлыки: определение, виды, способы создания, операции.
• Файловая система. Пространство имен.
• Приложение "Мой компьютер (Компьютер)": переход на нужный диск и в нужную папку; режимы просмотра; создание и переименование папок; выделение, копирование, перемещение и удаление объектов; отмена последнего действия; изменение свойств и установка параметров.
• Поиск файлов и папок.
• Панель задач: назначение, настройка
• Рабочий стол: назначение, настройка. Упорядочение окон и пиктограмм.
• Настройка Главного меню.
• Настройка Панели Управления: Дата/время, Клавиатура, Мышь, Принтеры, Шрифты, Экран.

Тест № ВКТ-135.1 Решение логических задач

• Навыки решения алгоритмических задач;
• Навыки решения логических задач;
• Навыки поиска закономерностей.

Тема 1. Базовая структура цифрового компьютера

1.1. Основные понятия электронной цифровой информационной техники

• Типы данных (операндов) в программировании.
• Двоичное кодирование в электронной цифровой информационной технике.
• Операции с элементами данных и комбинационные исполнительные блоки. Электронные элементы с памятью и хранение элементов данных.
• Структура простейшего тракта цифровой обработки и понятие тактирования в цифровом устройстве.

1.2. Классы цифровых компьютеров и развитие классификации

• Простейший цифровой компьютер с хранимой программой и его составные части.
• Процессорный (исполнительный) блок, его назначение и выполняемые функции. Реализация системы команд процессора и расширения АСК.
• Основная память: адресная организация.
• Процессорные команды и инструкции языка высокого уровня.
• Трансляция.
• Цикл выполнения процессорной команды (кратко)

1.3. Основы организации цифрового процессора

• Структура команды «в пространстве битов» и экономичное кодирование команды. Структурные способы ускорения выполнения потока команд. Суперскалярность как средство выравнивания времени выполнения микроопераций. Многопоточность.

Практические занятия по Теме 1:

• Изучение операций с элементами данных
• Знакомство с комбинационными исполнительными блоками
• Знакомство со структурой простейшего тракта цифровой обработки

Тема 2. Организация основной памяти и коммуникаций в вычислительном узле

2.1. Адресная организация

• Соотношение скоростей процессора и памяти.
• Задержка доступа (Latency, Responce Time) и пропускная способность (ThroughPut, Bandwidth).
• Уровни иерархии памяти: регистры процессора, КЭШ (многоуровневый), основная память (с адресной организацией), локальная подсистема хранения (диски), сеть.
• Типовая организация КЭШ как многослойной памяти с ассоциативной выборкой.
• Основная память: распределение адресов в минимальной вычислительной системе.
• Основная память: трансляция адресов: отображение адресных пространств друг на друга – для чего и как.
• Виртуальная память – что это.
• Механизмы защиты памяти: аппаратная поддержка.
• Аппаратная поддержка глобальной адресации в многоядерном компьютере с несколькими блоками локальной основной памяти.
• Проблема обеспечения когерентности памяти в компьютере с глобальной адресацией

2.2. Коммуникационные подсистемы в компьютере

• Параллельная адресуемая магистраль (шина).
• Последовательные шины.
• Причины перехода от параллельных шин к последовательным

2.3. Вычислительный узел

• Организация подсистемы памяти в ВУ.
• Глобальная адресация в пределах ВУ и задачи оптимизации кода.
• Преимущества, недостатки, проблемы, связанные с использованием глобальной адресации.

Практические занятия по Теме 2:

• Знакомство с адресной организацией
• Использование коммуникационных подсистем в компьютере
• Изучение организации подсистемы памяти в ВУ

Тема 3. Типы данных и действия с ними в цифровом компьютере. Организация системы команд

3.1. Целочисленные операнды

• Двоичная система счисления, ограниченность разрядной сетки и диапазона представимых значений.
• Знакопеременные целые и дополнительный код.
• Правила выполнения действий с целыми и набор целочисленных команд обработки в цифровом процессоре.
• Адреса: числа или не вполне числа?

3.2. Стандарт кодирования чисел плавающей точки

• Проблемы точности представления и диапазона представимых значений.
• Проблемы нарастания ошибки при выполнении действий. Всегда ли можно использовать результат плавающей операции?
• Набор команд плавающей точки.
• Конвейеры плавающей точки.

3.3. Нечисловые данные

• Битовые поля: что это?
• Примеры использования битовых полей.
• Основные операции с битовыми полями.
• Поддержка работы с битовыми полями в системе команд процессора.
• Кодирование текстов. Стандарт Unicode ISO/IEC 10646.
• Звуковая, видео- и 3D-информация: одномерный либо многомерный массив элементов

Практические занятия по Теме 3:

• Правила выполнения действий с целыми и набор целочисленных команд обработки в цифровом процессоре
• Проблемы точности представления и диапазона представимых значений
• Поддержка работы с битовыми полями в системе команд процессора