Кафедра К3 Прикладная математика, информатика
и вычислительная техника

Дисциплины

Вычислительные машины, системы и сети

Примерный перечень вопросов по дисциплине

1. История развития средств вычислительной техники. Поколения ВМ.
2. Принцип программного управления Фон Неймана. Структура классической ВМ.
3. Понятие архитектуры вычислительной машины с точки зрения пользователя и разработчика.
4. Функциональная и структурная организация классической ВМ.
5. Понятие системы счисления. Двоичная и шестнадцатеричная системы счисления. Перевод целых и дробных чисел из одной системы счисления в другую.
6. Представление целых чисел в ВМ. Десятичные двоично- кодированные числа. Прямой, обратный и дополнительный коды. Форматы представления, диапазон.
7. Представление чисел с плавающей запятой. Стандарт IEEE 754. Одинарная точность, двойная, увеличенная.
8. Сложение и вычитание чисел в обратном коде. Примеры.
9. Сложение и вычитание чисел в дополнительном коде. Примеры.
10. Умножение на 2 в степени +/-К в прямом и обратном кодах.
11. Умножение на 2 в степени +/-К в прямом и дополнительном кодах.
12. Умножение чисел в прямом коде.
13. Понятие архитектуры системы команд (АСК). Классификация АСК.
14. Программная модель процессора NIOS II. Назначение регистров процессора.
15. Форматы представления числовых данных. Упакованные форматы. Размещение данных в ОП. Выровненные данные.
16. Типы и форматы команд.
17. Способы адресации операндов.
18. Понятие машинного цикла. Основные этапы цикла. Связь с понятиями микропрограммы и микрокоманды.
19. Процессоры с CISC и RISC архитектурой. Гарвардская архитектура и архитектура фон Неймана.
20. Архитектура VLIW. Многоядерные процессоры.
21. Основные направления в архитектуре процессоров. Конвейеризация вычислений.
22. Конвейер команд и конфликты в нём. Структурный риск, риск по данным, риск по управлению.
23. Суперконвейерные и суперскалярные процессоры.
24. Иерархическая структура памяти вычислительной машины. Характеристики внутренней памяти.
25. Ассоциативная память. Кэш-память. Уровни и типы кэш памяти. Полностью ассоциативный кэш. Кэш с прямым отображением.
26. Оперативные запоминающие устройства. Постоянные запоминающие устройства. Память статическая и динамическая.
27. Сегментная организация памяти. Дескрипторы сегментов. Дескрипторные таблицы.
28. Страничная организация памяти. Таблицы страниц PTE. Каталог таблиц PDE.
29. Характеристики внешней памяти.
30. Магнитные диски.
31. RAID-массивы.
32. Твердотельные накопители. Оптические диски.
33. Адресное пространство ввода-вывода. Устройства ввода-вывода. Периферийные устройства.
34. Способы организации ввода/ вывода: программно управляемый, ввод/ вывод по прерываниям и прямой доступ к памяти.
35. Векторные прерывания семейства х86. Контроллер приоритетных прерываний.
36. Прерывания в процессорной системе NIOS II.
37. Прямой доступ к памяти. Контроллер прямого доступа. Структура и принцип действия.
38. Понятие шины. Типы шин: системная шина, шина ввода/ вывода, шина «процессор — память».
39. Выделенные и мультиплексируемые шины. Арбитраж шин. Особенности синхронного и асинхронного протоколов.
40. Понятие вычислительной системы. Классификация вычислительных систем.
41. Векторные и векторно- конвейерные вычислительные системы.
42. Матричные вычислительные системы.
43. Ассоциативные вычислительные системы.
44. Микроконтроллеры (МК). Типовая структура микроконтроллера.
45. Структурно- функциональная организация и особенности различных семейств микроконтроллеров.
46. Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Структура ПЛИС. Методология разработки проектов на основе ПЛИС.
47. Системы на кристалле. Инструментальные средства проектирования систем на кристалле.
48. Основные понятия компьютерных сетей. Топологии компьютерных сетей.
49. Линии связи компьютерных сетей.
50. Активное сетевое оборудование.
51. Локальные вычислительные сети. Технология Ethernet.
52. Стек протоколов TCP/IP.
53. Глобальные сети. Сеть Internet.