Образовательный комплекс Архитектура вычислительных систем Басалин П.Д., доц., к.т.н., кафедра ИАНИ ВМК ННГУ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Факультет вычислительной математики и кибернетики Учебно-исследовательская лаборатория "Информационные технологии"

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 2- Цели и задачи образовательного комплекса Цели образовательного комплекса: Дать представление об архитектуре современных цифровых вычислительных систем как аппаратном инструменте решения задач Дать представление о цифровой вычислительной системе как объекте проектирования в ECAD Дать представление о нейросетевом подходе к организации вычислений

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 3- Задачи образовательного комплекса: Изучение базовых принципов организации цифровых вычислительных систем Изучение теоретических, методологических и конструктивно-технологических основ построения цифровой вычислительной аппаратуры Моделирование в среде программной лаборатории процессов функционирования на уровне архитектуры основных модулей цифровых вычислительных систем Ознакомление на уровне концепции с нейромодельным подходом к организации вычислений

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 4- Области применения и возможности использования образовательного комплекса: Образовательный комплекс ориентирован в первую очередь на студентов специальностей – «Прикладная математика и информатика», – «Прикладная информатика» и направлений – «Прикладная математика и информатика», – «Информационные технологии» Высокая динамичность развития архитектур современных вычислительных систем и, как следствие, необходимость оперативного сопровождения образовательного комплекса допускают использование его для переподготовки магистров, аспирантов, научных работников и специалистов

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 5- Обоснование необходимости разработки образовательного комплекса: Бурный прогресс в микроэлектронике, обеспечивающей элементную базу современных вычислительных систем, обусловливает высокие темпы развития вычислительной техники, возможность совершенствования ее архитектуры Вычислительные системы, их отдельные модули, устройства и блоки являются предметом исследования научно-технического направления ECAD в двух аспектах: как средства технического обеспечения процесса проектирования и как объект проектирования

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 6- Обоснование необходимости разработки образовательного комплекса (продолжение): Имеющийся научный и методический опыт в рассматриваемой и смежных с ней предметных областях позволяет комплексно подойти к проблеме создания эффективного, оперативно сопровождаемого образовательного комплекса Заимствование со стороны каких-либо образовательных модулей не представляется целесообразным, т.к. не будет способствовать реализации в полной мере базовых концепций предлагаемого образовательного комплекса и отвечать требованиям новизны

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 7- Новизна предлагаемого комплекса: С учетом высокой динамичности развития рассматриваемой предметной области лекционный материал ориентируется на базовые принципы организации вычислительных систем и перспективные направления, модели и методы совершенствования их архитектуры Архитектурные решения конкретных вычислительных систем планируется использовать лишь как примеры реализации общих принципов без детального их рассмотрения

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 8- Новизна предлагаемого комплекса (продолжение): Вычислительные системы, как объект изучения, рассматриваются в двух аспектах: как инструмент для решения возникающих задач и как объект проектирования в ECAD Материал лекций рационально подобран на стыке двух традиционных дисциплин: «Цифровая схемотехника» и «Архитектура ЭВМ (аппаратная часть)». Органичное слияние их в едином курсе способствует более глубокому усвоению материала, связанного с аппаратной частью архитектуры ЭВМ, и закладывает основы для направлений специализации в области автоматизации проектирования цифровой аппаратуры

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 9- Новизна предлагаемого комплекса (продолжение): Программная лаборатория образовательного комплекса базируется на концепции моделирования с использованием средств визуализации процессов функционирования основных устройств цифровых вычислительных систем на уровне их архитектуры Лабораторный практикум, помимо наглядного представления изучаемого материала, призван стимулировать творческий подход к предмету исследования. Идеально реализовать это можно в среде учебно-исследовательской САПР, ориентированной на этапы высокоуровневого и функционально-логического синтеза цифровых устройств, построение которой можно рассматривать как перспективу

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 10- Основные разделы программы курса: Архитектура фон Неймана – основа электронных цифровых вычислительных машин Состояние и перспективы развития элементной базы современной вычислительной техники Иерархия в структуре составных частей цифровой аппаратуры Базовая архитектура микропроцессорной системы Организация и принцип действия микропроцессора

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 11- Основные разделы программы курса (продолжение): Архитектурные особенности современных микропроцессоров Организация и конструктивно- технологическое исполнение памяти микропроцессорных систем Шины как средства взаимодействия компонент вычислительной системы Архитектуры высокопроизводительных вычислительных систем параллельного действия Нейросетевые вычислительные системы

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 12- Комплект поставки образовательного комплекса: учебная программа курса лекций учебный план лабораторного практикума учебник программная лаборатория, обеспечивающая проведение лабораторного практикума руководство пользователя программной лаборатории презентация образовательного комплекса

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 13- Литература: 1.Таненбаум Э. Архитектура компьютера.- СПб.: Питер, с. 2. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника.- СПб.: БХВ- Петербург, с. 3. Гук М. Аппаратные средства IBM РС. Энциклопедия, 2-е изд.- СПб.: Питер, с. 4. Нортон П., Сандлер К., Баджет Т. Персональный компьютер изнутри: Пер. с англ.- М.: БИНОМ.- 448с. 5. Айден К., Фибельман Х., Крамер М. Аппаратные средства РС: Пер. с нем.- СПб.: BHV-Санкт-Петербург, с. 6. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры.- М.: НОЛИДЖ, с. 7. Гук М. Процессоры I15tel: от 8086 до Pe15tium II.- СПб. Питер, с.

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 14- Литература (продолжение): 8. Домрачев В.Г., Ретинская И.В., Скуратов А.К. Стратегия и практические пути подготовки специалистов по высокопроизводительным вычислениям / Ж-л «Информационные технологии», 7.- Изд.: Машиностроение, с Бибило П.Н. Синтез логических схем с использованием языка VHDL.- М.: СОЛОН-Р, с. 10. Галушкин А.И. Сфера применения нейрокомпьютеров расширяется / Приложение к ж-лу «Информационные технологии», 10.- Изд.: Машиностроение, Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика.- М.: Горячая линия – Телеком, с. 12. IEEE Standard VHDL Language Reference Manual, IEEE Std 1076 – 1993.

ИТЛаб ВМК ННГУ, Архитектура вычислительных систем © Басалин П.Д. 15- Литература (продолжение): Антонов А.П. Язык описания цифровых устройств Altera HDL. Практический курс.- М.: ИП РадиоСофт, с. 16. Черемисинова Л.Д. Реализация параллельных алгоритмов логического управления. - Минск: Ин-т техн.кибернетики НАН Беларуси, – 246 с.