01.04.04_Логика_и_архитектура_вычислительных_средx

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики
Департамент прикладной математики
Рабочая программа дисциплины
Логика и архитектура вычислительных сред
для образовательной программы «Системы управления и обработки информации в инженерии»
направления подготовки 01.04.04 «Прикладная математика»
уровень «магистр»
Автор программы:
Овсянников А.П., [email protected]
Одобрена на заседании кафедры ПИКСиС «31» августа 2015 г.
Зав. кафедрой Л.Н. Щур_____________________
Рекомендована Академическим советом образовательной программы
«___»____________ 2015 г., № протокола_________________
Утверждена «___»____________ 2015 г.
Академический руководитель образовательной программы
Е. А. Попова ________________
Москва, 2014
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Логика и архитектура вычислительных сред» для направления
01.04.04. «Прикладная математика» подготовки магистра
1
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 01.04.04 «Прикладная математика», обучающихся по
магистерской программе «Системы управления и обработки информации в инженерии» по специализации «Прикладные информационно-коммуникационные средства и системы», изучающих дисциплину «Логика и архитектура вычислительных сред».
Программа разработана в соответствии с:
 ФГОС ВПО по направлению подготовки 01.04.04. Прикладная математика (квалификация «Магистр»);
 Рабочим учебным планом университета по направлению подготовки 01.04.04 «Прикладная математика», магистерской программы «Системы управления и обработки информации в инженерии», специализации «Прикладные информационно-коммуникационные
средства и системы», утвержденнымв 2015г.
2
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Логика и архитектура вычислительных сред» являются:
- изучение основных принципов построения современных вычислительных сред и систем и
формирование соответствующих компетенций;
- ознакомление с существующими архитектурами вычислительных сред построенных на основе открытых систем;
- формирование компетенций по практическому использованию современных вычислительных сред.
3
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:





основные принципы и архитектуру современных вычислительных сред
базовые понятий открытых архитектур, среды открытой системы
основные принципы организации операционных систем.
основные возможности системного программного обеспечения
основные принципы функционирования процессов в операционных системах
Уметь:


применять принципы построения программных проектов для решения конкретных задач
создавать установочные и конфигурационные скрипты для конкретных ОС семейства
Linux;
 создавать прикладные программы с возможностью обмена информацией между
процессами используя различные возможности ОС;
 устанавливать и администрировать виртуальные машины, включая их взаимодействие.
Иметь навыки (приобрести опыт):
 работы в операционных системах семейства LINUX;
 удаленной работы с вычислительными средами используя типовые средства удаленного
доступа;
 программирования на языке С/C++, а также используя различные скриптовые языки;
 организации статических и динамических библиотек для решения конкретных
вычислительных задач;
2
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Логика и архитектура вычислительных сред» для направления
01.04.04. «Прикладная математика» подготовки магистра


работы с сетевыми проектами типа клиент/сервер;
работы с виртуальными машинами.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция
Код по Дескрипторы – основные признаки
ФГОС/ освоения (показатели достижения
НИУ
результата)
Способен работать в ОС
семейства LINUX
ПК-7
Способен создавать
конфигурационные и
установочные скрипты в
ОС семейства LINUX
Способен создавать
программы и писать
программные проекты
на языке С/C++
ПК-7
Способен устанавливать
и администрировать
виртуальные машины,
включая их
взаимодействие
ПК-7
4
ПК-7
Формы и методы обучения,
способствующие формированию и развитию компетенции
Уверенно работает с файловой
Практические занятия,
системой LINUX, настраевает
самостоятельная работа
параметры сессии для своих
студента
нужд, использует возможности
работы с удаленными ОС:
сетевая файловая система, ssh,
svn
Уверенно вносит изменения и
Практические занятия,
пишет системные настроечные
самостоятельная работа
скрипты, пишет установочные и
студента
конфигурационные makefile
Использует основные
Практические занятия,
конструкции и системные
самостоятельная работа
функции языка C/C++. Работает
студента
заголовочными файлами,
создает и настраивает
статические и динамические
библиотеки.
Способен устанавливать и
Практические занятия,
настраивать виртуальные
самостоятельная работа
машины с использованием
студента
свободно распростаняемых
платформ, настраивать сетевое
взаимодействие виртуальных
машин, владеет навыками
администрирования
виртуального окружения
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла и является
дисциплиной по выбору.
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах: практика и теория
программирования, информатика и управление, анализ данных
Основные положения дисциплины могут быть использованы в дальнейшем при изучении
следующих дисциплин: научно-исследовательский семинар, выполнение выпускной квалификационной работы.
3
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Логика и архитектура вычислительных сред» для направления
01.04.04. «Прикладная математика» подготовки магистра
Тематический план учебной дисциплины
5
№
Всего
часов
Название раздела
Архитектура современных вычислительных комплексов и сред
Распределенные вычислительные системы,
методы и средства удаленного доступа.
Операционные системы и системное программное обеспечение.
Управление программным обеспечением.
Виртуализация.
ИТОГО
1
2
3
4
5
Аудиторные часы
ПрактиЛекСемические
ции
нары
занятия
Самостоятельная
работа
18
8
10
18
8
10
30
12
18
30
18
114
12
8
48
18
10
66
Формы контроля знаний студентов
6
Тип контроля
Текущий
(неделя)
Форма контроля
Домашнее
задание
Итоговый
Экзамен
1 год
1 модуль 2 модуль
7 неделя
*
Параметры **
Письменные задания по
материалам предыдущих
занятий
Письменные задания на
знание материала.
Критерии оценки знаний, навыков
При выполнении домашнего задания студент должен продемонстрировать умение решать
задачи, аналогичные разобранным задачам в аудитории. При выполнении домашних заданий студент должен проявить самостоятельность при поиске дополнительной информации, продемонстрировать знание и понимание основных понятий, результатов и методов данной дисциплины.
На экзамене студент должен продемонстрировать знание и понимание основных понятий,
результатов и методов данной дисциплины.
Оценки по всем формам текущего контроля выставляются по 10-ти балльной шкале.
6.1
Содержание дисциплины
7
№п/п Наименование раздела дисциплины
1.
Архитектура современных вычислительных комплексов и
сред
2.
Распределенные вычислительные системы, методы и сред-
Содержание раздела
(дидактические единицы)
Предмет курса. Понятие вычислительной среды. Архитектура современных вычислительных систем и сред. Компоненты вычислительной среды: аппаратное обеспечение,
сеть, программное обеспечение. Параллельное выполнение,
предсказание команд, многоядерность, многопоточность.
Понятия аппаратного, системного, промежуточного, прикладного программного обеспечения.
Распределенные информационно-вычислительные системы:
вычислительный грид, облачные системы (IaaS,PaaS,SaaS).
Методы и средства удаленного доступа к вычислительным
4
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Логика и архитектура вычислительных сред» для направления
01.04.04. «Прикладная математика» подготовки магистра
ства удаленного доступа.
3.
Операционные системы и системное программное обеспечение.
4.
Управление программным обеспечением.
5.
Виртуализация.
8
системам и средам. Программные средства взаимодействия
компонент распределенных вычислительных системах.
Проблемы планирования выполнения задач в распределенных вычислительных системах.
Понятие операционной системы. Классификация операционных систем. ОС Linux. Устройства. Файловые системы.
Программы и процессы. Управление памятью. Сетевые
коммуникации. Программные интерфейсы.
Управление процессом разработки программного обеспечения. Компиляция, линковка, сборка. Разработка и создание
динамических и статических библиотек. Утилита make.
Конфигурационные скрипты.
Аппаратные и программные платформы поддержки виртуализации. Средства управления виртуальными машинами.
Развертывание и управление комплексом виртуальных машин.
Образовательные технологии
Используются традиционные образовательные технологии – лекции и практические занятия.
На практических занятиях преподаватель демонстрирует методы решения задач, происходит
обсуждение домашнего задания.
Методические материалы содержат методы решения, примеры и задачи для самостоятельного решения.
Практические занятия на компьютерах проходят в среде Linux, используется язык программирования С/С++, инструметальные средства ОС Linux (CentOS).
Для достижения хороших результатов при изучении дисциплины студентам необходимо самостоятельно дома решать задания, выданные преподавателем, а также разбирать методические материалы и рекомендованную учебную литературу. Обеспечен круглосуточный удаленный доступ к
учебному серверу кафедры для самостоятельной работы студентов и решения домашних заданий.
9
Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
Тематика заданий текущего контроля
Пример задачи.
В папке /home/source/zadan1 лежат файлы mas_print.c, mas.h, mas_get.c, mass_check.c.
Разместить mass.h в каталоге заголовочных файлов. Создать динамическую библиотеку
libmass.so, поместить ее в каталог библиотек.
Прописать переменную LD_LIBRARY_PATH в .profile. Скомпилировать и запустиить
mass_check.c.
9.1
Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Пример задачи.
В папке /home/source/zadan2 лежит файл mas.tar. Распаковать его в папку src. Создать файл
makefile, чтобы с помощью утилиты make выполнялись следующие действия:
1. mass.h размещался в каталоге заголовочных файлов
2. создавалась динамическая библиотека libmass.so и помещалась в каталог библиотек
3. компилировала программа mass_check.c и создавался исполняемый файл mass_check.
9.2
5
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Логика и архитектура вычислительных сред» для направления
01.04.04. «Прикладная математика» подготовки магистра
Динамическая библиотека должна быть размещена в каталоге в соответствии с переменной
окружения LD_LIBRARY_PATH в .profile
10 Порядок формирования оценок по дисциплине
10.1 Порядок формирования оценок по дисциплине
Преподаватель оценивает работу студентов на практических занятиях: оценивается активность студентов в дискуссиях, правильность решения задач. Оценки за работу на практических занятиях преподаватель выставляет в рабочую ведомость. Накопленная оценка по 10-ти балльной
шкале за работу на практических занятиях определяется перед итоговым контролем - Оаудиторная.
Накопленная оценка за текущий контроль учитывает результаты студента по текущему контролю следующим образом:
Онакопленная= 0,9*Отекущий + 0,1* Оаудиторная
где Отекущийрассчитывается как взвешенная сумма всех форм текущего контроля, предусмотренных в РУП
Отекущий = Одз ;
Результирующая накопленная оценка за дисциплину рассчитывается следующим образом:
Онакопленная Итоговая=0,5 Онакопленная 1+0,5 Онакопленная 2
ГдеОнакопленная 1, Онакопленная2–накопленные оценки модулей 1 и 2,
Способ округления накопленной оценки итогового контроля в форме экзамена: в пользу студента.
В диплом выставляет результирующая оценка по учебной дисциплине, которая формируется
по следующей формуле:
Орезульт = 0,6·Онакопл + 0,4·Оитоговый
Способ округления результирующей оценки по учебной дисциплине: в пользу студента.
ВНИМАНИЕ: оценка за итоговый контроль блокирующая, при неудовлетворительной итоговой оценке она равна результирующей.
11 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
11.1 Основная литература
1.
А. Робачевский. Операционная система Unix - BHV-СПб, 2005
2.
В. Карпов, К.А. Коньков. Основы операционных систем - Интуит.ру, Москва, 2004
3.
Э.Таннебаум. Современные операционные системы, - 3 изд., Питер, СПб., 2013
11.2 Дополнительная литература
1. Э.Танненбаум Архитектура компьютера, - 4 изд., Питер, СПб., 2006
6
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Логика и архитектура вычислительных сред» для направления
01.04.04. «Прикладная математика» подготовки магистра
11.3 Программные средства
Для успешного освоения дисциплины, студент использует следующие программные средства:
1. OS Windows, OS Linux, Mac OS X
2. Средства разработки и пакеты дистрибутива Linux (CentOS 6.5, например)
3. Средства виртуализации: KVM, VirtualBox
12 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для проведения практических занятий необходимы:
- сервер с ОС Linux, подключенный к сети Интернет для выполнения домашних работ студентами
- компьютерный класс современных персональных ЭВМ с ОС Linux, подключенный по сети
к серверу.
- интерактивная доска и/или проектор с экраном
7