Спеціальність "Обчислювальні машини, системи та мережі" (ВМСіС). Кафедра обчислювальні машини, системи та мережі Обчислювальні машини системи та мережі чи цікаво

Спеціальність "Обчислювальні машини, системи та мережі" (ВМСіС)

Кваліфікація - інженер-системотехнік
Форма навчання - денна (бюджет/платно), заочна (бюджет/платно), скорочена вечірня форма здобуття вищої освіти, інтегрованої із середньою спеціальною освітою (платно)

Специфіка та актуальність

Завдяки бурхливому розвитку обчислювальної техніки протягом останніх 20-30 років інформаційні технології (IT-Information Technologies) стали флагманом нової економіки - економіки знань. Більше того, професійні навички в IT є універсальними та дозволяють підготовленому фахівцю відчути себе затребуваним працівником у будь-якій країні світу. Завдяки грамотній політиці керівництва РБ у сфері високих технологійБілорусь заслужено заробила репутацію однієї з 30 найпоширеніших в інформаційних технологіях країн світу. Компанії-резиденти Парку високих технологій створюють програмні продуктисвітового рівня завдяки підготовленим у білоруських ВНЗ фахівцям. Левову частку інженерів цих компаній підготував БДУІР.

Всі ці фактори, безумовно, підганяють інтерес абітурієнтів до IT-спеціальностей нашої альма-матер. Однак рідко хто з абітурієнтів може під час вступу чітко відповісти на запитання: "А що це таке - IT?" - У чому різниця між різними напрямками інформаційних технологій? І найголовніше: «А в якому з напрямків буде цікаво вчитися, працювати і надалі розвиватися саме мені?»

Ми даємо відповіді на ці запитання. Причому прямо тут і зараз.

Інформаційні технології

2. Різниця між різними напрямками/спеціальностями інформаційних технологій полягає в обсязі годин, які студенти витрачають на вивчення тієї чи іншої вузької дисципліни. На жаль або на щастя, але сучасні технологіїрозвиваються так бурхливо, що всі можливі напрями вивчити одній людині фізично неможливо. Епоха універсальних IT-фахівців безповоротно пішла. Так чи інакше, але в певний момент свого життя будь-який IT-інженер чітко усвідомлює свій спектр професійних інтересів, нішу праці на ринку і починає інтенсивно працювати над удосконаленням досить вузьких професійних навичок. Найчастіше, якщо наш абстрактний IT-інженер на початку своєї підготовки не освоїв базових речей того чи іншого напряму, то згодом він уже не зможе просто знайти часу, щоб кардинально змінити свою кар'єру IT-фахівця. Ця закономірність так само простежується і в кар'єрах, начебто суміжних професіоналів. Наприклад, у рамках розробки програмного забезпечення(Software Engineering): розробники back-end рішень, mobile developers, автоматизованого тестування, SAP рішень – після певного періоду свого професійного життя вже не можуть «перестрибнути» на «сусідну гілку» IT. Їм легше вирости в менеджера проектів або системного архітектора, ніж освоїти повний стек інструментарію того чи іншого суміжного IT-напрямку. У зв'язку з цим дуже гостро постає питання початкового вибору пріоритетного напряму свого особистісного та професійного зростання. Іншими словами - як не помилитися у виборі спеціальності, якою, швидше за все, доведеться займатися найкращими роками свого життя. Відповідь досить проста - спробувати різні технологіїсамому і визначити, що більше подобається, що менше, а що зовсім не до душі.

3. У рамках навчання спеціальності «Обчислювальні машини, системи та мережі», всі професійні предмети можна розділити у таких пропорціях: 30% – апаратне забезпечення ЕОМ, 30% – програмне забезпечення ЕОМ, 25% – мережеві технології. 15% дисциплін, що залишилися, - це або базові універсальні предмети, як наприклад, «Дискретна математика», або вузькоспеціалізовані дисципліни, які є надбудовою високого рівня над іншими IT-напрямками, наприклад - «Цифрова обробка сигналів та зображень». Таким чином, кафедра ЕОМ готує свого роду «стволові клітини» IT-фахівців, які вже в процесі навчання починають чітко усвідомлювати, які IT-напрямки їм цікаві та, починаючи приблизно з 3-го курсу, цілеспрямовано удосконалюються у вибраному ними напрямі.

Чого Ви навчитеся

ІТ прогресують практично феноменальними темпами. Так, наприклад, ще 10 років тому поняття смартфон було повною екзотикою (перший iPhone був випущений у 2007 році!), а сьогодні кількість мобільних пристроїв, які мають вихід в інтернет, перевищила кількість стаціонарних та переносних персональних комп'ютерів. Все це призвело до лавиноподібного зростання ринку праці різних IT-фахівців, непропорційно великого щодо інших галузей реальної економіки зростання зарплат в IT-сфері, буму IT-стартапів та інших «дитячих хвороб» зростання аналогічних складних систем. Так, на сьогоднішній день найдорожчою компанією світу є Google, який пройшов шлях від пари засновників до світової корпорації всього за два десятки років! Другою компанією з капіталізації є Apple - так само IT-корпорація, яка всього лише вдвічі старша за Google.

З одного боку дана динаміка не може не тішити будь-яку людину, пов'язану з IT, але з іншого боку - у міру ускладнення систем (програмних, апаратних, мережевих або змішаного типу) все менша кількість інженерів уявляють собі як працює комп'ютер і яким чином виконується його код різних рівнях абстракції сучасних обчислювальних систем. Ми дамо вам ці знання. Наші випускники здатні програмувати всі типи обчислювальних систем - від мікроконтролерів, настільних ПК та ноутбуків, до мережних маршрутизаторів, мобільних пристроїв та багатопроцесорних обчислювальних кластерів. Більше того, інженери-системотехніки – випускники кафедри ЕОМ БДУІР можуть у разі потреби не просто діагностувати несправність у будь-якому з перерахованих видів пристроїв, а й у певних випадках самостійно її усунути. Ми вчимо наших студентів опановувати обчислювальну техніку в прямому розумінні цього слова!

Поряд із фундаментальною підготовкою в галузі фізики, вищої та дискретної математики, електротехніки, схемотехніки, метрології та стандартизації студент спеціальності ВМСіС освоює такі основні дисципліни:
мови програмування та об'єктно-орієнтоване проектування (Ассемблер, C/С++, С#, Java, Scala, JavaScript, HTML, XML, SQL та ін.);
структурна та функціональна організація ЕОМ;
архітектура обчислювальних машин та систем;
автоматизація проектування ЕОМ та систем (VHDL, Altera, Xilinx);
цифрова обробка сигналів та зображень;
обчислювальні комплекси, системи та мережі;
системне програмне забезпечення обчислювальних машин;
проектування локальних мереж, їх програмного та апаратного забезпечення;
захист інформації у обчислювальних мережах.

Слід проте зауважити, що, крім викладання дисциплін, передбачених програмою навчання, ми також орієнтуємо наших студентів на ті специфічні знання та навички, якими він просто зобов'язаний опанувати самостійно для побудови вдалої кар'єри. Приклад: список необхідного мінімуму знань сучасного інженера-розробника програмного забезпечення обчислювальних систем.

На кафедрі ЕОМ, яка випускає кафедру, студенти можуть у процесі свого навчання в рамках навчального плану отримати міжнародний сертифікат CCNA філії мережевої академії Cisco, а також освітнього центру National Instruments, що функціонують на кафедрі з 2010 року. На базі високопродуктивного обчислювального кластера студенти ВМСіС набувають практичних навичок розробки паралельних алгоритмів з використанням технологій CUDA, MPI, OpenMP.

Нашою метою на найближчі п'ять років є створення кафедри центру тяжіння як студентів, так і випускників як мінімум нашої спеціальності. Насправді ми вважаємо, що університет - це одне з небагатьох місць, в якому творча і технічно грамотна людина може розкрити свій потенціал у створенні чогось нового. Поки є можливість навчатися у наших старших колег, які ще зберігають у собі радянську технічну школу, слід по максимуму запозичити у них їхні знання та досвід, але насамперед – наукову культуру та спрагу пізнання. Без цього коріння наше майбутнє буде дуже не радісним. Нині лише окремі студенти розуміють важливість науково-дослідної роботи (НДР) під час їхнього навчання у вузі. Але ми не втрачаємо надію значно збільшити це число – навчаємо студентів аналізувати інформацію та намагаємось стимулювати талановитих молодих людей до наукової роботи залучаючи їх до справді цікавих та перспективних проектів.

Перспективи випускників

Наші інженери-системотехніки мають конкурентоспроможну на світовому ринку професію. Статистика показує, що близько 70% наших випускників зараз працюють у сфері виробництва програмного забезпечення, 20% - як системних адміністраторівта інженерів технічної підтримкита близько 10% – займаються розробкою апаратних рішень. В даний час, якщо подивитися мережу професійних контактів LinkedIn, близько 50% наших випускників працюють за кордоном, у тому числі і в таких компаніях зі світовим ім'ям як Twitter, Samsung, Amazon.

Проте, ті хлопці, які залишилися в Білорусі, підтверджують наведену вище тезу про універсальність нашої підготовки - так наприклад, в момент написання цієї статті 10 наших випускників працювали в компанії «Wargaming.net» на різних позиціях - QA Engineer (1), Release Manager ( 1), Software engineer (2), Web Developer(3), UI Developer (1), AS3 Developer (1) та IT Solutions Administrator (1). У компанії Viber Media, Inc. - як мінімум 3 особи на посадах: Software Engineer (iOS), Android Developer (1) та Infrastructure Engineer (1). Близько 150 осіб – у найбільшій IT-компанії Білорусі «Epam» на всіх можливих інженерних та адміністративних посадах. Близько 15 наших випускників, починаючи з 1995 року, організували свої власні IT-підприємства.

Випускна кафедра -кафедра електронних обчислювальних машин.
завідуючий кафедри -доцент, кандидат технічних наук Нікульшин Борис Вікторович
тел.: +375 17 293-23-79.

Сучасна інформаційна система навіть невеликого підприємства складається з найбільш різних пристроїв(стаціонарних комп'ютерів, серверів, мобільних пристроїв, мережевого обладнання, пристроїв контролю входу та інше), які мають працювати узгоджено, стійко та безпечно. Інформаційні системи великих підприємств передбачають мультиплатформенну інтеграцію хмарних серверів, центрів віддаленої обробки даних, серверів шифрування та управління доступом, термінальних станцій та серверів, провідних та бездротових мереж, Інтернет-телефонії, систем підтримки користувачів, великої різноманітності прикладного програмного забезпечення. Сучасний системний адміністратор повинен мати фундаментальні знання і здатність до постійного самоосвіти. Навчання за даним профілем дозволяє сформувати основу для успішної професійної кар'єри у сфері проектування, створення, експлуатації та розвитку обчислювальних комплексів, систем та мереж підприємств та організацій.

Мета навчання - формування наступних здібностей:

Проектування (з використанням систем автоматизованого проектування), моделювання, будову та розвиток обчислювальних мереж та комплексів організацій та підприємств;
Проведення аудиту та діагностики інформаційно-технологічних ресурсів підприємств та організацій;
Впровадження та розвиток систем інформаційної безпекита надійності зберігання даних;
Адміністрування локальних та розподілених обчислювальних мереж;
Налаштування, тестування та підтримка роботи мережевого обладнання;
Управління мультиплатформною інтеграцією мереж та пристроїв, що працюють на різних операційні системи;
Експлуатація комплексів, систем, мереж та окремих обчислювальних пристроїв, включаючи підтримку користувачів, усунення несправностей, ремонт, оптимізацію обчислювальних потужностей;
Організація безперебійного функціонування обчислювальних пристроїв та мереж, включаючи забезпечення працездатності необхідних пристроїв безперебійного живлення, кондиціювання, енергозабезпечення, резервне зберігання даних, швидке відновлення працездатності;
Інтеграція корпоративних інформаційних систем із зовнішніми хмарними сервісами, комп'ютерних системіз системами IP-телефонії, системами фізичної безпеки;
Забезпечення надійного, стійкого та безпечного функціонування прикладних програмних комплексів;
Налаштування, тестування, адміністрування та підтримка роботи різної організаційної техніки в рамках ефективних систем віддаленого керування;
Впровадження нових інформаційних технологій, нових апаратних рішень, нових ІТ-сервісів та нових методів управління апаратною частиною інформаційних систем сучасних підприємств;
Оптимізація техніко-економічних показників обчислювальних комплексів, систем та мереж;
Управління проектами оптимізації обчислювальних мереж та систем, впровадження нових інформаційно-телекомунікаційних технологій;
Координація діяльності колективів системних адміністраторів, інженерів з мереж та технічної підтримки.

Дисципліни профілю:

Мережеві технології та системне адміністрування;
Системи та мережі зберігання даних;
Системне та прикладне програмне забезпечення;
Обчислювальні системи, мережі та телекомунікації;
Захист інформації;
Мережі та комунікації;
Діагностика та надійність автоматизованих систем.

Випускники затребувані практично у будь-якій організації та на будь-якому підприємстві. Особливо високий попит випускників пред'являють великі корпорації, банки, страхові компанії, державні установи, органи муніципальної влади. Інтенсивний професійний розвиток чекає на випускників в інформаційно-телекомунікаційних компаніях, малих інноваційних підприємств в ІТ-сфері, компаніях — системних інтеграторах.

Випускники обіймають посади адміністраторів мереж, інженерів та керівників ІТ-відділів, інженерів технічної підтримки, інженерів з мережевого та телекомунікаційного обладнання, фахівців з інформаційної безпеки, ІТ-консультантів. Випускники можуть будувати власний бізнес та розвиватися як ІТ-підприємець.

, Автоматизація системи протипожежного захисту технологічних вуст , Лекція 4 - (2.1) Підходи до поняття інформації. Системи числення, РОЗРОБКА МОДУЛЯ СИСТЕМИ СКЛАДАННЯ РОЗКЛАДів курсова.docx, Введення в спеціальність - Системи радіозв'язку.docx.
МІНОБРНАУКИ РОСІЇ
Федеральне державне бюджетне освітня установа

вищого професійної освіти

«Тульський державний університет»
Кафедра «Робототехніка та автоматизація виробництва»

збірка методичних вказівок

до лабораторних робіт

з дисципліни

ОЧИСЮВАЛЬНІ МАШИНИ, СИСТЕМИ І МЕРЕЖІ

Напрямок підготовки: 220400 «Мехатроніка та робототехніка»

Спеціальність: 220402 «Роботи та робототехнічні системи»

Форми навчання: очна

Тула 2012 р.

Методичні вказівки до лабораторних робіт складено доцент, к.т.н. Шмельов В.В. та обговорено на засіданні кафедри факультету кібернетики ,

протокол №___ від "___"____________ 20 1 м.

Методичні вказівки до лабораторних робіт переглянуто та затверджено на засіданні кафедри робототехніки та автоматизації виробництва факультету кібернетики ,

протокол №___ від "___"____________ 20___ р.

Зав. кафедрою ________________Е.В. Ларкін

Лабораторна робота№ 1. Класифікація ЕОМ та архітектура обчислювальних систем 4

2.1 Класифікація ЕОМ 4

Лабораторна робота № 2. Склад та пристрій персонального комп'ютера 9

2.1 Структура персонального комп'ютера 9

Основні пристрої ПК 16

Лабораторна робота № 3. Запам'ятовувачі персонального комп'ютера 29

2.1 Запам'ятовувачі 29

Лабораторна робота №4. Зовнішні пристроїПК 59

Лабораторна робота № 5. Локальні обчислювальні мережі 79

2.1 Локальні обчислювальні мережі 79

Лабораторна робота № 6. Програмне, інформаційне та технічне забезпечення мереж 91

2.1. Програмне та інформаційне забезпечення мереж 92

2.2 Основні засади побудови комп'ютерних мереж 93

2.3. Технічне забезпечення інформаційно-обчислювальних мереж 105

Об'єктом вивчення є програмне, інформаційне та технічне забезпечення мереж 123

2. Вивчити програмне, інформаційне та технічне забезпечення мереж 123

Лабораторна робота № 7. Глобальна інформаційна мережа Інтернет 124

2. Основи теорії 124

2.1 Глобальна інформаційна мережа Інтернет 124

Лабораторна робота № 8. Система комунікацій 134

1. Мета та завдання роботи 134

2. Основи теорії 134

2.1. Системи телекомунікацій 134

Системи передачі документованої інформації 147

Лабораторна робота № 1. Класифікація ЕОМ та архітектура обчислювальних систем

1. Мета та завдання роботи.

Внаслідок виконання даної роботи студенти повинні

знатикласифікацію ЕОМ та архітектуру обчислювальних систем

2.Основи теорії.

2.1 Класифікація ЕОМ

ЕОМ - комплекс технічних засобів, призначених для автоматичної обробки інформації в процесі вирішення різних завдань.

Існує кілька ознак , якими можна розділити ВМ. Зокрема:

за принципом дії,
по елементній базі та етапах створення,
по призначенню,
за розміром та обчислювальною потужністю,
за функціональними можливостями,

і т.д.

За принципом дії ВМ: аналогові, цифрові та гібридні.

Аналогові, або ВМ безперервної дії, працюють із інформацією представленої у безперервній (аналогової формі), тобто. у вигляді безперервного потоку значень будь-якої фізичної величини(найчастіше напруги електричного струму)

АВМ прості та зручні в експлуатації. Швидкість розв'язання задач регулюється оператором і може бути дуже високою, але точність обчислень дуже низька. На таких машинах ефективно вирішуються завдання диференціального обчислення, які потребують складної логіки.

Цифрові, або ВМ дискретної дії,працюють з інформацією, поданою в дискретній, а точніше у цифровій формі.

Гібридні або ВМ комбінованої дії поєднують у собі можливості роботи як з цифровою, так і з аналоговою інформацією. Зазвичай застосовуються в автоматизації завдань управління технічними та технологічними процесами.

В економіці та повсякденній діяльності набули широкого поширення ЦЕОМ, частіше звані просто ЕОМ або комп'ютерами.

За елементною базою та етапами створення виділяють:

1-е покоління, 50-ті роки сучасності: ЕОМ на електронних вакуумних лампах.
2-ге покоління, 60-ті роки: ЕОМ на напівпровідникових пристроях (транзисторах).
3-тє покоління, 70-ті роки: ЕОМ на напівпровідникових інтегральних схемах з малим та середнім ступенем інтеграції (сотні-тисячі транзисторів в одному корпусі, на кристалі).
4-е покоління, 80-90-ті роки: комп'ютери великих і надвеликих ІВ, основна у тому числі – мікропроцесор (десятки тисяч-мільйони активних елементів одному кристалі).

Якщо електронне обладнання ЕОМ 1-го покоління займало зал площею 100-150 кв. м, то НВІС 1-2 кв. см та відстань між елементами на ній 0,11-0,15 мікрона (товщина людського волосся – кілька десятків мікроном)

5-е покоління, що настав час: обчислювальні системи з кількома десятками паралельно працюючих мікропроцесорів.
6-ті та наступні покоління: комп'ютери з масовим паралелізмом та оптико-електронною базою, в яких реалізовано принцип асоціативної обробки інформації; т.зв. нейронні комп'ютери.

Важливо знати:

Кожне наступне покоління перевищує продуктивність системи і ємність пристроїв, що запам'ятовують, більш ніж на порядок.
По призначенню, проблемно-орієнтовані та спеціалізовані.

Універсальніпризначені на вирішення широкого кола інженерно-технічних, економічних, математичних та інших. завдань, котрим характерні великі обсяги обробки даних, і складність алгоритмів.

Проблемно-орієнтованіпризначені для вирішення вужчого кола завдань, пов'язаних з управлінням технологічними процесами (об'єктами), з реєстрацією, накопиченням та переробкою щодо невеликих обсягів даних, виконанням розрахунків щодо відносно нескладних алгоритмів. Вони включають обмежені за своїми можливостями апаратні та програмні ресурси.

Спеціалізованіпризначені для вирішення специфічних завдань з управління роботою технічних пристроїв(Агрегатів). Це може бути контролери – процесори, управляючі роботою окремих вузлів обчислювальної системи.
За розмірами та обчислювальною потужністю комп'ютери можна розділити на надвеликі (суперЕОМ, суперкомп'ютери), великі, малі та надмалі (мікроЕОМ, мікрокомп'ютери).

Порівняльна характеристика класів комп'ютерів

Параметри	СуперЕОМ	Великі	Малі	МікроЕОМ
Продуктивність, MIPS	1 000-1 00 000	100-10 000	10-1 000	10-100
Місткість ОЗУ, Мбайт	2000-100 000	512-10 000	128-2048	32-512
Ємність ВЗП, Гбайт	500-50 000	100-10 000	20-500	20-100
Розрядність, біт	64-256	64-128	32-128	32-128

При розгляді функціональних можливостей комп'ютерів оцінюють:

швидкодія процесора,
розрядність регістрів процесора
форми уявлення чисел,
номенклатура, ємність і швидкодія пристроїв, що запам'ятовують,
номенклатура та технічні характеристикизовнішніх пристроїв,
здатність виконувати кілька програм одночасно (багатозадачність),
номенклатура застосовуваних операційних систем,
програмна сумісність – можливість виконувати програми, написані для інших типів комп'ютерів,
можливість роботи у обчислювальній мережі

і т.д.

2.2 Архітектура обчислювальних систем

Сукупність технічних та програмних засобів, призначених для інформаційного обслуговування людей та технічних об'єктів, називають узагальнюючим терміном система обробки даних. Іншим узагальнюючим терміном є інформаційна система.

Якщо інформаційна система використовується для управління в технічні системи, її часто називають інформаційно-керуючою системою. Це найзагальніші назви для систем такого призначення.

ВМ – це із класів інформаційних систем. Крім класу ВМ до них відносяться ВК, ПС та мережі. Розглянемо основні відмінності цих класів інформаційних систем.

ВМ призначена для вирішення широкого кола завдань користувачами, що працюють у різних предметних галузях (розв'язання математичних завдань, обробка текстів, бухгалтерський облік, ігри та ін). Основним блоком ВМ, що здійснює перетворення інформації та управління обчислювальним процесом на основі програми, є процесор. (Слово "процесор" є похідним від слова "процес") Процесор ініціалізує процес виконання програми та керує ним.

Обчислювальний комплекс– це кілька ВМ (або обчислювальних систем), інформаційно пов'язаних між собою (зазвичай послідовним каналом). При цьому кожна ВМ самостійно керує своїми обчислювальними процесами та інтенсивним (порівняно з інформаційною взаємодією процесорів у мультипроцесорних системах). Особливо широкого застосування ВК отримали в інформаційно-керуючих системах. Об'єкти управління в технічних системах часто мають значну протяжність у просторі та містять велику кількість агрегатів, технологічних установок тощо. У міру розвитку засобів та технологій комп'ютерних мереж в інформаційно-керуючих системах використовуються сучасні телекомунікаційні засоби, та інформаційно-керуюча система реалізується у вигляді локальної обчислювальної мережі, а не ВК.

Обчислювальною системоюназивають інформаційну систему, налаштовану рішення завдань конкретної області застосування, тобто. в ній є апаратна та програмна спеціалізація, що забезпечує підвищення продуктивності та зниження вартості. Часто ЗС містить кілька процесорів, між якими в процесі роботи відбувається інтенсивний обмін інформацією, які мають єдине управління обчислювальними процесами. Такі системи називаються мультипроцесорними. Іншим поширеним типом ЗС є мікропроцесорні системи. Вони будуються з використанням мікропроцесора (МП), або мікроконтролера, або спеціалізованого процесора цифрової обробки сигналів. Зазвичай такі системи спеціалізовані для завдань локального управління та контролю технологічним обладнанням у технічних та побутових системах. Відповідні ЗС часто називають вбудованими ВС.

Відмінною рисою мереж як класу інформаційних систем є розвинені функції інформаційної взаємодії.

Засоби передачі та обробки інформації в мережі орієнтовані на колективне використання загальномережевих ресурсів – апаратних, інформаційних та програмних. Абонентська система- це сукупність ВМ, програмного забезпечення (ПЗ), периферійного обладнання, засобів зв'язку з телекомунікаційною підсистемою (комунікаційною підмережею). Комунікаційна підсистема- Сукупність фізичного середовища передачі інформації, апаратних та програмних засобів, що забезпечують інформаційну взаємодію абонентських систем.

Як фізичне середовище передачі інформації використовують кручені пари, кабель, оптоволокно, електромагнітні хвилі.

Апаратуру інформаційних систем, що включає пристрої обчислювальної техніки та телекомунікацій, називають апаратним забезпеченням(Hardware).