Введение в курс

Тема 1. Общие принципы построения и функционирования ЭВМ

• 1.1. Из истории вычислительной техники (60мин.)
• 1.2. Принципы организации ЭВМ с фоннеймановской архитектурой (100мин.)
• 1.3. Виды данных, обрабатываемых ЭВМ (20мин.)
• 1.4. Выбор системы счисления для представления чисел в ЭВМ (60мин.)
• 1.5. Представление в ЭВМ целых двоичных чисел без знака (40мин.)
• 1.6. Представление в ЭВМ целых чисел со знаком (100мин.)
• 1.7. Особенности выполнения в ЭВМ сложения двоичных чисел без знака (20мин.)
• 1.8. Особенности выполнения в ЭВМ сложения двоичных чисел со знаком (40мин.)
• Тест:  Общие принципы построения и функционирования ЭВМ (62мин.)
• Тест:  Задачи по системам счисления (50мин.)

Тема 2. Логико-структурная организация ЭВМ

• 2.1. Реализация логических операций И, ИЛИ, НЕ (40мин.)
• 2.2. Одноразрядные двоичные полусумматор и полный сумматор (40мин.)
• 2.3. Многоразрядный двоичный сумматор и арифметико-логическое устройство (40мин.)
• 2.4. Элементы памяти ЭВМ. Триггеры (40мин.)
• 2.5. Организация запоминающего устройства с произвольной выборкой (40мин.)
• 2.6. Базовая структура фоннеймановской ЭВМ (20мин.)
• 2.7. Оперативное запоминающее устройство (20мин.)
• 2.8. Процессор (100мин.)
• 2.9. Внешние устройства (20мин.)
• 2.10. Цикл выполнения команд ЭВМ (40мин.)
• Тест:  Логико-структурная организация ЭВМ (100мин.)

Тема 3. Система команд ЭВМ и управление выполнением программ

• 3.1. Создание двоичного кода команд ЭВМ (100мин.)
• 3.2. Использование регистров общего назначения процессора для адресации операндов (119мин.)
• 3.3. Режимы адресации со ссылкой на регистр - счетчик команд (60мин.)
• 3.4. Перемещаемые программы (20мин.)
• 3.5. Использование автодекрементного и автоинкрементного методов адресации для организации стека в памяти ЭВМ (80мин.)
• 3.6. Команды безусловной и условной передачи управления (40мин.)
• 3.7. Проблемы реализации подпрограмм (40мин.)
• 3.8. Реализация вызова подпрограммы и возврата из нее в основную программу (100мин.)
• Тест:  Система команд ЭВМ и управление выполнением программ (118мин.)

Тема 4. Программная модель ЭВМ: ассемблер, компиляторы, ввод-вывод

• 4.1. Язык программирования Ассемблер (80мин.)
• 4.2. Архитектура компьютера и языки программирования. Компиляторы (40мин.)
• 4.3. Внешние устройства (20мин.)
• 4.4. Общие принципы организации ввода-вывода (40мин.)
• 4.5. Унификация взаимодействия компьютера и внешних устройств (60мин.)
• 4.6. Режимы обмена данными с внешними устройствами (20мин.)
• 4.7. Ввод-вывод данных с опросом готовности внешнего устройства (60мин.)
• 4.8. Обмен данными в режиме прерывания программы (100мин.)
• 4.9. Управление приоритетами процессора и внешних устройств при использовании ввода-вывода в режиме прерывания программы (60мин.)
• 4.10. Устранение конфликтов внешних устройств при одновременном требовании ими прерываний (20мин.)
• 4.11. Немаскируемые прерывания программы (20мин.)
• 4.12. Ввод-вывод данных с использованием прямого доступа к памяти (80мин.)
• 4.13. Буферизация данных в системах ввода-вывода (40мин.)
• 4.14. Современные стандарты интерфейсов (179мин.)
• Тест:  Программная модель ЭВМ: ассемблер, компиляторы, ввод-вывод (134мин.)

Тема 5. Управление памятью ЭВМ. Виртуализация ресурсов ЭВМ

• 5.1. Проблемы управления памятью и расширения адресного пространства (20мин.)
• 5.2. Как увеличить адресуемое пространство оперативной памяти шестнадцатиразрядной ЭВМ (40мин.)
• 5.3. Концепция разделения физического и виртуального адресных пространств (60мин.)
• 5.4. Страничная организация физической и виртуальной памяти (80мин.)
• 5.5. Управление памятью в 32- и 64-разрядных компьютерах в многозадачном режиме (80мин.)
• 5.6. Виртуализация адресного пространства, изоляция процессов и защита памяти (20мин.)
• 5.7. Виртуализация компьютерных ресурсов (139мин.)
• Тест:  Управление памятью ЭВМ. Виртуализация ресурсов ЭВМ (32мин.)

Тема 6. Архитектурные ограничения и повышение производительности ЭВМ

• 6.1. Фундаментальные пути повышения производительности ЭВМ (80мин.)
• 6.2. Проблемы Memory Wall и Bandwidth Bottleneck (40мин.)
• 6.3. Согласование быстродействия процессора и памяти ЭВМ. Кэш-память (100мин.)
• 6.4. Виды кэширования (20мин.)
• 6.5. Типы современных полупроводниковых устройств памяти (40мин.)
• Тест:  Архитектурные ограничения и повышение производительности ЭВМ (38мин.)

Тема 7. Архитектурные подходы и модели организации ЭВМ

• 7.1. Особенности CISC, RISC и VLIW-архитектуры (119мин.)
• 7.2. Гарвардская архитектура ЭВМ (60мин.)
• Тест:  Архитектурные подходы и модели организации ЭВМ (26мин.)

Тема 8. Параллелизм и высокопроизводительные архитектуры ЭВМ

• 8.1. Опережающая выборка и конвейеризация выполнения команд. Спекулятивное выполнение и предсказание переходов (80мин.)
• 8.2. Многопоточность и многопроцессорность в компьютерных системах. Sisd, simd, misd и mimd-системы (100мин.)
• 8.3. Реализация многопоточного режима в одноядерном процессоре. Технологии Hyper-threading и simultaneous multi-threading (40мин.)
• 8.4. SMP- MIMD-системы. Симметричные мультипроцессорные системы (60мин.)
• 8.5. Кластеры как альтернатива SMP-MIMD-системам (60мин.)
• Тест:  Параллелизм и высокопроизводительные архитектуры ЭВМ (38мин.)

Тема 9. Специализированные архитетуры процессоров

• 9.1. Особенности архитектуры сигнальных процессоров (100мин.)
• 9.2. Графический процессор - суперкомпьютер в вашем персональном компьютере (139мин.)
• 9.3. Особенности архитектуры компьютеров для задач искусственного интеллекта (119мин.)
• Тест:  Специализированные архитетуры процессоров (24мин.)

Тема 10. Архитектура компьютеров в прикладных и встраиваемых системах

• 10.1. Встраиваемые системы и микроконтроллеры (119мин.)
• 10.2. Архитектура компьютеров и программное обеспечение (139мин.)
• Тест:  Архитектура компьютеров в прикладных и встраиваемых системах (26мин.)

Заключение

Завершение курса

• Тест:  Итоговое тестирование (56мин.)