5В060200-«Информатика» мамандығы бойынша типтік оқу бағдарламалары

 
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 
 
Классификация параллельных вычислительных систем 
Таксономия  Флинна.  Архитектура  систем  параллельных  вычислений. 
Одиночный  поток команд,  множественный  поток  данных  (SIMD). 
Множественный поток команд, множественный поток данных (MIMD). 
 
Сети межсоединений для мультипроцессорных систем 
Системные 
конфигурации 
для 
мультипроцессорных 
систем. 
Динамические  и  статические  схемы  присоединения.  Динамические 
взаимосвязи.  
Анализ и метрики производительности сетей межсоединения 
Производительность.  Ускорение,  меры  эффективности  и  контрольные 
показатели. 
 
Вычислительные модели для мультипроцессорных систем 
Высокопроизводительные 
процессоры. 
Векторные 
процессоры. 
Кэширование. VLIW процессоры. 
 
Классификация мультипроцессоров общей памяти 
Разделяемая  память.  Системы  передачи  сообщений  и  взаимосвязанные 
сети.  
 
Основные методы когерентности КЭШа 
 Проблема  когерентности  кэша.  Протоколы  Snoopy  Bus.  Когерентность 
кэша в разделяемой памяти.  
 
Когерентность с использованием справочника. 
Архитектура NUMA. Механизмы аппаратной синхронизации. 
 
Параллельное программирование: Обзор 
Суть 
параллельного 
программирования. 
Параллельное 

152 
 
программирование в системах MPI и OpenMP. 
 
Параллельное программирование: Производительность 
Алгоритмы  синтеза  параллельных  программ.  Централизованные 
алгоритмы  балансировки  нагрузки.  Закон  Амдала.  Закон  Густафсона-
Барсиса.  
 
Оценка архитектуры Workload-Driven 
Оценка  в  однопроцессорной  системе.  Оценка  производительности 
архитектуры Workload-Driven. 
 
Проектирование мультипроцессоров на основе Snoop 
Широковещательный  Snoop-запрос.  Когерентность  протоколов  на 
основе Snoop. 
 
Масштабируемые 
высокопроизводительные 
системы 
с 
распределенной памятью 
Многоядерные  процессоры  и  проблемы  параллельной  обработки. 
Симметричная  мультипроцессорность.  Основные  классы  современных 
параллельных 
компьютеров. 
Многоядерность 
и 
одновременная 
многопотоковость. 
 
Кластеры 
и 
массивно-параллельные 
системы 
различных 
производителей 
Поколения  мультикомпьютеров.  Архитектура  кластеров  и  массивно-
параллельных систем. Механизмы передачи сообщений.  
 
Проектирование взаимосвязанных сетей 
Организационная структура.  Оценка компромисса дизайна  в  топологии 
сети. Маршрутизация. Управление потоком. 
 
Задержка толерантности 
Обзор  задержки  толерантности.  Явная  передача  сообщений.  Общее 
адресное пространство. Многопоточность в общем адресном пространстве. 
 
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ СЕМИНАРСКИХ И 
ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ 
1. 
МВС для высокопроизводительных вычислений. 
2. 
Архитектура высокопроизводительной системы. 
3. 
SMP и MPP-архитектуры.  
4. 
Понятие  о  микропроцессоре.  Развитие  элементной  базы  ЭВМ  и 
возможности  интегральной  технологии.  Архитектурные  особенности 

153 
 
микропроцессоров  для  (микро)ЭВМ  и  высокопроизводительных 
параллельных вычислительных систем 
5. 
Обрабатывающая  часть  микропроцессора.  Типовая  структура  и 
функционирование 
микропроцессора. 
О 
формате 
команд 
микропроцессора.  Арифметико-логическое  устройство  и  регистры 
общего назначения.  
6. 
Шинная  организация  микропроцессоров.  Трех-,  двух-  и  одношинная 
организация  микропроцессоров.  Способы  расположения  шин  на 
кристалле.  
7. 
Организация  управления  процессом  обработки  информации  в 
микропроцессорах. 
Жесткое 
управление. 
Микропрограммное 
управление 
8. 
Арифметическая 
обработка 
информации 
в 
микропроцессорах. 
Представление данных. Признаки, вырабатываемые в микропроцессоре. 
Арифметические команды микропроцессора. 
9. 
Структура 
памяти 
микроЭВМ. 
Классификация 
запоминающих 
устройств.  
10.  Виды  адресации  памяти  в  микроЭВМ.  Понятия  о  странице  памяти  и  о 
программном  счетчике.  Прямая  адресация  (к  текущей  странице,  к 
нулевой странице). Расширенная адресация. Относительная адресация (с 
использованием  программного  счетчика  или  индексного  регистра). 
Косвенная адресация. 
11.  Магазинная  память  микропроцессора.  Назначение,  структура  и 
функционирование стека.  
12.  Обобщенная 
функциональная 
структура 
микропроцессора. 
Функционирование микропроцессора.  
13.  Перспективы развития архитектуры микропроцессоров. 
14.  Приведите примеры современных компьютеров класса SIMD. 
15.  Кластерные  вычислительные  системы  (Cluster  Computing  Systems). 
Понятие о вычислительном кластере.  
 
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЗАДАНИЙ НА СРС 
1. 
Технические средства для формирования кластерных ВС. Программное 
обеспечение и области применения кластерных ВС. 
2. 
Распределенные вычислительные системы. Определение, архитектурные 
принципы, 
классификация 
систем. 
Примеры 
реализаций, 
распределенных ВС. 
3. 
Параллельная архитектура с векторными процессорами. 
4. 
Проблемы выполнения сети связи процессоров в кластерной системе. 
5. 
Примеры 
построения 
коммуникационных 
сред 
на 
основе 
масштабируемого когерентного интерфейса SCI. 
6. 
Коммуникационная среда MYRINET. 
7. 
Способы организации высокопроизводительных процессоров.  

154 
 
8. 
Способы организации высокопроизводительных процессоров.  
9. 
Коммутаторы для мультипроцессорных вычислительных систем. 
10.  Надежность и отказоустойчивость МВС. 
 
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 
Основная: 
1. 
Кудин  А.В.,  Линёв  А.В.,  Архитектура  и  операционные  системы 
параллельных вычислительных систем. Нижний Новогород, 2007. 73с. 
2. 
El-Rewini H. Abd-El-Barr M. Advanced Computer Architecture and Parallel 
Proccesing. Wiley-Interscience, 2005.  
3. 
Dubois M., Annavaram M., Stenstrom P. Parallel Computer Organization and 
Design, Cambridge University Press, UK, 2010.  
4. 
Xingfu Wu, Performance Evaluation, Prediction and Visualization of Parallel 
Systems, Springer Science & Business Media, 2012. 319 c. 
5. 
Сергеев  С.Л.,  Архитектура  вычислительных  систем:  учебник,  БХВ-
Петербург, 2010. 240с.  
6. 
Bhuyan,  L.  N.  (ed.)  Interconnection  networks  for  parallel  and  distributed 
processing. Computer (Special issue), 20 (6), 9 – 75 (1987). 
7. 
Varma  A.  Raghavendra  C.S.  Interconnection  networks  for  multiprocessors 
and multicomputers. IEEE Computer society press, 1994. -571c.  
8. 
H.  Wolfgang  Design  and  performance  analysis  of  multiprocessor  streaming 
applications. Shaker Verlag GmbH, 2011. -163p. 
9. 
Hennesey  J.L.,  Patterson  D.A.,  Computer  Architecture  –  A  Quantitative 
Approach, 5th ed., Morgan Kauffman-Elsevier, USA, 2012.  
10.  Buyya R. High performance cluster computing, Prentice Hall, 1999. -664p. 
11.  Rauber  T.,  Runger  G.  Parallel  programming  for  Multicore  and  Cluster 
Systems. – Second edition. –Springer, 2013. – 516p. 
12.  Галимьянова  Н.Н,  Присыпкин  М.А.,  Сигал  И.Х.  Параллельные 
алгоритмы  в  задачах  дискретной  оптимизации:  вычислительные 
модели,  библиотека,  результаты  экспериментов.  М.:  Вычислительный 
центр им. А.А. Дородницына РАН, 2006. 
13.  Keckler,  S.W.,  Kundle  O.,  Hofstir  H.P.,  (Eds.)  Multicore  Processors  and 
Systems, Springer, USA, 2009. 
14.  Stallings,  W.,  Computer  Organization  and  Architecture:  Desighning  for 
performance, 7th ed., Prentice-Hall of India, New Delphi, 2006. 
15.  Rajaraman  V.,  Siva  Ram  Murthy  C.,  Parallel  Computers  and  Programming, 
Prentice-Hall of India, New Delhi, 2006.  
16.  Rajaraman  V.,  Radhakrishanan  T.,  Computer  Organization  Architecure,  PHI 
Learning Pvt. Ltd., 2011. 
17.  Королев  Л.Н.,  Архитектура  электронных  вычислительных  машин. 
Научный мир, 2005. 272с. 
 
 

155 
 
Дополнительная: 
1. 
Максимов  Н.В.,  Партыка  Т.Л.,  Попов  И.И.,  Архитектура  ЭВМ  и 
вычислительных систем. Гриф МО РФ. 2013. 512 с. 
2. 
Бройдо  В.Л.,  Ильина  О.П.  Архитектура  ЭВМ  и  систем.  Учебник  для 
вузов. – СПБ.: Питер, 2006. – 718 с. 
3. 
Цилькер  Б.  Я.,  Орлов  С.А.  Организация  ЭВМ  и  систем.  СПб.:  Питер, 
2006. - 668 с. 
4. 
Антошина  И.В.,  Котов  Ю.Т.  Микропроцессоры  и  микропроцессорные 
системы (аналитический обзор): Учебное пособие.  - М.: МГУЛ, 2005.  - 
432 с. 
5. 
Информационно-аналитические 
материалы 
по 
параллельным 
вычислениям 
(http://www.parallel.ru, 
http://www.ccas.ru, 
www.mcs.anl.gov). 
6. 
Top 500 Supercomputer Sites (http://www.top500.org). 
7. 
The Green 500 List, http://green500.org 
8. 
Суперкомпьютеры Top 50 (http://supercomputers.ru). 
9. 
Intel64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, 2007. 
10.  PowerPC User Instruction Set Architecture, 2005.  
11.  IBM PowerPC 970FX RISC Microprocessor User's Manual, 2005. 
12.  Intel Itanium Architecture Software Developer's Manual, 2006. 
 
 

156 
 
МАЗМҰНЫ 
 
№ 
Пәннің аты 
р/с 
1.    Кәсіби қазақ тілі .......................................................................... 
3 
2.    Кәсіби бағытталған шет тілі ...................................................... 
9 
3.    Математикалық талдау ............................................................. 
18 
4.    Алгаритмдер және деректер құрылымы ................................. 
27 
5.    Бағдарламалау тілдері және технологиялары ......................... 
32 
6.    Операциялық жүйелер .............................................................. 
38 
7.    Компьютерлік желілер ............................................................. 
43 
8.    Мәліметтер (деректер) қорының негіздері ............................... 
49 
9.    Адамның компьютермен өзара байланысы ............................. 
56 
10.   Параллельді есептеу жүйесінің архитектурасы ....................... 
65 
11.   Профессиональный русский язык ............................................ 
72 
12.   Professional-oriented foreign language ....................................... 
79 
13.   Профессионально-ориентированный иностранный язык ....... 
88 
14.   Математический анализ ............................................................ 
98 
15.   Алгоритмы и структуры данных ............................................. 
107 
16.   Языки и технологии программирования.................................. 
112 
17.   Операционные системы............................................................. 
118 
18.   Operating systems ....................................................................... 
123 
19.   Компьютерные сети ................................................................ 
127 
20.   Теория баз данных ................................................................... 
133 
21.   Человеко-компьютерное взаимодействие.................................. 
140 
22.   Архитектура систем параллельных вычислений .................... 
149