 |
|
|
|
Образование в сети: архитектура и организация ЭВМ
Образование в сети: Общая тенденция последних лет – уход в веб и облака. Вот и образовательные услуги также мигрируют и распространяются в виртуальном пространстве. Поскольку для ИТ-специалистов важное место занимает самообразование, то мы исконцентрируем наше внимание на компьютерных курсах Если вы хотите получить представление об архитектуре ЭВМ, то можете пройти любой из предложенных ниже курсов. Но в то же время каждый из них обладает своей особенностью, поэтому предлагаем нашим читателям ознакомиться срейтингом, чтобы определить, какой курс вам больше подходит. Участники рейтинга Введение в архитектуру ЭВМ и элементы ОС
Принципы построения и функционирования ЭВМ
Архитектура ЭВМ и язык ассемблера
Организация вычислительных систем
Архитектура и организация ЭВМ
Наш подход Сравнивать будем по четырем параметрам: интерфейс, содержание, иллюстративный материал, сертификация. По каждому будет присваиваться оценка (от 1 до 5), также параметр имеет свой вес (от 1 до 5), их умножение даст итоговый балл. Сумма баллов всех параметров определяет место в рейтинге. Максимальный вес имеет параметр «содержание» – 5. «Интерфейсу» мы присвоили вес, равный 4. А «иллюстративный материал» и «сертификация» получили 3. Введение в архитектуру ЭВМ и элементы ОС
Курс отличается освещением реализации архитектуры ЭВМ и основ ОС во взаимосвязи (см. рис. 1). Например, в модуле, посвященном организации памяти после аппаратных проблем (виды памяти, арифметика указателей, устройство дисковых накопителей), рассматриваются файловые системы. В частности, как сказано в аннотации к нему, о целях: «...познакомиться с архитектурой различных процессоров (Intel, ARM), понять, как аппаратные компоненты связаны спрограммными, рассмотреть базовые механизмы операционной системы (реализация многозадачности, управление памятью, межпроцессные коммуникации), освоить на практике инструменты и методы системного программирования». Таким образом, автором предлагаются лекции, которые не ограничиваются теоретическим описанием лишь архитектуры ЭВМ, но затрагивают и программную часть, причем именно во взаимосвязи с этой архитектурой. Содержание курса обширно и интересно и, на наш взгляд, по праву заслуживает самой высокой оценки. Автор проведет слушателей от истории вычислительной техники до специфических вопросов организации ОС. На этом пути предоставляется возможность разобрать архитектуру ЭВМ. В частности, понять, как работают процессоры (системы команд, различие между CISC/RISC), микроконтроллеры (с экскурсом в их семейства), для чего нужны чипы и шины. После знакомства с основами аппаратной части слушателям предлагается постепенно перейти к практическому использованию ассемблера (в операционной системе Linux) для дальнейшего усвоения материала. В частности, автор начинает переход от команд процессора, команд ассемблера к инструментам разработчика. После изучения ряда команд ассемблера, регистров, меток и т.д. следует рассмотрение программного стека, которое начинается с исследования основных составляющих ОС, причем на примере сравнения современных операционных систем (среди которых – Linux, Windows, QNX, Android и iOS). Ряд последующих лекций посвящен управлению процессами и потоками, памятью воперационной системе, межпроцессорному взаимодействию. В свою очередь, заключительные лекции рассказывают уже о специфических проблемах: многопоточных вычислениях, средствах разработки и отладки, системном ПО, системах на кристалле, ряде дополнительных сведений об ОС. Курс размещен на портале Яндекс.Видео. Возможности по управлению видео ограничиваются общими функциями (повернуть экран, воспроизведение в HD-качестве или нет, возможность размещения видео в нескольких социальных сетях и т.п.). В целом никаких специальных возможностей интерфейс не предоставляет. Например, перемещение по разделам лекции и воспроизведением ее с выбранного места. Иллюстративный материал представлен слайдами в формате .pdf или интеграцией презентации с портала Slideshare.net на страницу лекции. Презентации могут быть свободно (со страницы лекции в формате .pdf) или после входа на сервис (Slideshare.net) загружены. Возможность получения сертификата после прохождения курса не предусмотрена. Автор излагает материал интересно, нестандартно, нередко обращается к базовым знаниям, перед изложением основанного на них материала (например, перед рассмотрением ассемблера задет вопрос об отличии ассемблеров и языка ассемблера). Учитывая специфику курса – освящение связи аппаратной части с программными компонентами, он может быть интересен для различных ИТ-специалистов, стремящихся расширить свои представления в данной области. Таблица 1. Рейтинг курса «Введение в архитектуру ЭВМ и элементы ОС»
Принципы построения и функционирования ЭВМ Продолжить свое погружение в архитектуру ЭВМ можно с помощью курса, который размещен на портале Интернет-Университета Информационных Технологий. Его отличие от первого рассмотренного нами заключается в том, что онориентирован исключительно на освоение теоретической части, предлагается опуститься на низкий уровень организации ЭВМ. Материал начинается с истории вычислительной техники, включая предпосылки ее появления, при этом отдельное внимание уделяется архитектуре Фон-Неймана. Последующий блок из двух лекций посвящен алгоритмам, включая исследование работы машины Тьюринга и особенностей низкого уровня, на котором могут быть реализованы алгоритмы («логическая и физические схемы реализации вычислительных устройств на основе булевой алгебры»). Кстати, более подробное внимание булевой алгебре («роль и место», ее законы, «применение и физический смысл», правила Де-Моргана) уделяется в одной из следующих лекций после темы схемы вентилей в лекции, посвященной синтезу цифровых устройств. Схемы вентилей – следующая проблема, получающая освещение. Дается понимание проводниковой, полупроводниковой, логической схем. Уделяется внимание коммутационным устройствам – мультиплексорам и одноразрядному сумматору (приводится таблица истинности для его функций). Речь о триггерах (их организации, асинхронный RS-триггер, синхронный RS-триггер и двухполупериодный RS-триггер) начинается после вентилей, в лекции посвященной синтезу цифровых устройств (о ней мы упоминали выше), продолжается в специальной посвященной триггерам и регистрам. Из нее слушатели получат более подробную информацию о триггерах (в частности, рассматриваются двухполупериодный RS-триггер, RS-триггер с сигналами обратной связи, Т-триггер со счетным входом), а также познакомятся с работой операционного устройства (в качестве примера задействован сумматор), регистров, коммутацией. Продолжив обучение далее, слушатели узнают об общей схеме управления вычислительным процессом, о том, как представляется информация в ЭВМ и адресуется, об организации памяти и об организации работы с ней, аппаратном стеке. Много внимания уделено процессору. Его строению и интерфейсу, микрокомандам и микрооперациям. Завершает курс блок материала, дающий представление о распараллеливании вычислений, об основных функциях системы прерываний, векторизации системы прерываний, циклах выполнения команд, вычислительных сетях. Одна из причин успеха некоторых онлайн-курсов является удобный интерфейс, который значительно облегчает восприятие учебных материалов. Часто открытые курсы просто выкладываются на популярные веб-порталы, вроде Youtube.com, Vimeo.com, некоторые курсы используют свой движок. Как, например, данный курс, который, в свою очередь, имеет собственный интерфейс для просмотра видео с лекциями и размещен на портале Intuit.ru. При этом данный видеокурс с портала Intuit.tu одновременно доступен и на портале Youtube. Здесь мы уделим много внимания интерфейсу для просмотра видеолекций портала Intuit.ru. Далее при описании следующего видеокурса с портала Intuit.ruобращаться к этим вопросам уже не будем. Итак, максимальный бал получает интерфейс портала Intuit.ru. Он прост, понятен и удобен. Все лекции представлены в виде списка с краткой аннотацией и скриншотом. Окно видеолекции визуально разделено на две части. В одной мы видим лектора, содержание (о нем немного ниже), настройки, кнопку добавления закладки/комментария. Что касается содержания, то оно позволяет перейти на любую рассматриваемую проблему в курсе или подтему. В другой части мы видим презентацию к лекции, которая «пролистывается» в соответствии с рассматриваемым в видео. То есть содержимое презентации привязано ко времени видеолекции. При этом по умолчанию большую часть экрана занимает презентация, но кнопки с треугольничками вверху позволяют поменять местами презентацию и видеолекции. Содержание свое местоположение на экране не меняет. Иллюстративный материал представлен презентациями в формате .ppt. Стоит отметить, что видео и слайды становятся доступными слушателям после входа ими в их аккаунты. Без этого предоставляется возможность ознакомиться только с первой видеолекцией, а также загрузить к ней презентацию. Презентации оформлены в строгом стиле, снабжены рисунками, схемами. Все курсы портала Intuit.ru получают высокий балл так, как для них доступно тестирование, но не максимальный балл. А при успешном прохождении, после оплаты, возможность получить сертификат. Конечно, в ИТ-секторе широкого признания данные сертификаты пока не получили. Но в качестве средства убедить потенциального работодателя в своей целеустремленности и нацеленности на самообразование, умении осваивать новые области они будут не лишними. В качестве минуса можно отметить то, что экзамен сдается удаленно, а процесс сдачи не контролируется (т.е. нет возможности быть уверенным в том, что именно тот специалист сдавал экзамен, который демонстрирует сертификат). Исходя из вышесказанного мы и не поставили за сертификацию курса портала Intuit.ru максимальный балл. Таблица 2. Рейтинг курса «Принципы построения и функционирования ЭВМ»
Архитектура ЭВМ и язык ассемблера
Если предыдущий курс был полностью теоретическим, то данный (см. рис. 2), помимо теории, позволяет приобрести практические навыки программирования на языке ассемблера. Именно с ассемблера автор и предлагает начать изучение материала лекций. Точнее, с алгоритма и его свойств, а потом, переходя на ассемблер (его место среди других языков, простейшие операции, представление простейших данных), завершить изучение 32-разрядной архитектурой Intel изнакомством с процессом создания программ на ассемблере. Далее слушатели познакомятся с прочими основами этого низкоуровнего языка (структура программы, переменные, типы, процедуры, функции, инструменты ассемблера), конструкциями ассемблера и основами программирования (булевы операции, регистровые операции, команды перехода и др.). После успешного прохождения основ программирования предлагается познакомиться с более сложными вопросами: работой с массивами, макросами, использованием ассемблера для взаимодействия с терминалом Windows. Далее можем переходить к изучению взаимодействия уже непосредственно с самой операционной системой Windows, что и предлагает автор. В частности, рассматривается работа с портами ввода-вывода, обработкой прерываний, с жестким диском ипрочее. Много внимания уделяется и сопроцессору, его программированию, а также архитектуре ЭВМ. Но архитектуре в определенном ключе. Затрагиваются вопросы архитектуры системы команд, адресности и программному управлению хранимой в памяти программы и ряд других проблем. Затем в течение двух лекций слушатели изучают микроархитектуру процессора. А в заключение две лекции автор посвящает проблемам параллелизма и его характеристик. За интерфейс и иллюстративный материал курс получает максимальный балл, а за сертификацию – более низкий. Почему мы поставили такие оценки представителям портала Интернет-Университета Информационных Технологий, было описано в этой статье ранее. Таблица 3. Рейтинг курса «Архитектура ЭВМ и язык ассемблера»
Организация вычислительных систем От видеокурсов переходим к текстовым. Первый из них получил название «Организация вычислительных систем» и представлен порталом Intuit.ru. Начать слушателям предлагается в лучших традициях – с изучения истории развития информатики, поколений и классификации ЭВМ. Продолжить – знакомством с семейством Intel IA-32 (16-битные и 32-битные микропроцессоры). Отдельно рассматриваются конвейеризация и ряд новых, на момент подготовки курса, технологий, повышающих производительность (суперскалярная архитектура, динамическое исполнение команд). Завершается блок лекций, посвященный процессорам Intel, анализом их развития (с уклоном в новые технологии – микроархитектура NetBurst, SIMD-расширения архитектуры IA-32 и ряд других). Немало внимания слушатели уделят и микропроцессорам семейства MC680x0 компании Motorola, архитектуре RISC-процессоров. И таким специфическим темам, как сопроцессоры, организация памяти, параллельные системы, организация обмена данными интерфейсов вычислительных систем, периферийные устройства (интерфейсы, состав, классификация и т.п.). Кроме того, ряд лекций посвящен таким актуальным проблемам, как современные архитектуры, тенденции развития средств вычислительной техники. Для успешного освоения материала лекций потребуется знание основ микропроцессорной техники и системного программирования. Что касается текстовых лекций от портала Intuit.ru, то получаем удобные средства навигации с возможностью из текущей лекции перейти на любую из вошедших в курс. В свою очередь, ссылки на источники снабжены гиперссылками наспециальную страницу со списком литературы. Причем не в начало списка, а именно на актуальный источник в списке. Презентации к лекциям не прилагаются. Но отдельные элементы в них выделены особо. Например, формулы выделены другим шрифтом и отступом от текста, рисунки, содержащие схемы, и т.п. Но мы снизили балл текстовым курсам отпортала Intuit.ru, так как иллюстративный материал не доступен в виде отдельных файлов, что, конечно, снижает удобство работы с ним. Курс может стать хорошим подспорьем для тех, кто интересуется организацией архитектуры вычислительных систем, включая параллельные системы, а также тенденциями их развития. Кроме того, слушатели смогут лучше понять то, какработают ЭВМ в целом и отдельные устройства в частности. Что полезно понимать, особенно тем ИТ-специалистам, которые собираются специализироваться в области автоматизированных систем управления, а также низкоуровневым программистам (в плане расширения теоретических познаний). Об оценке сертификации от Интернет-Университета Информационных Технологий мы говорили выше. Таблица 4. Рейтинг курса «Организация вычислительных систем»
Архитектура и организация ЭВМ В свою очередь, получить представление об организации ЭВМ со схемотехническим уклоном позволяет следующий текстовый курс от Интернет-Университета Информационных Технологий – «Архитектура и организация ЭВМ». Авторы ксхемотехническим составляющим относят логические элементы, регистры, счетчики и т.п. А в целом в лекциях нашел отражение большой круг проблем от основ функционирования ЭВМ и проектирования АЛУ (арифметико-логического устройства) до системы прерываний и ввода-вывода. Например, авторы начинают с объяснения «основных функциональных элементов ЭВМ», посвящая им две лекции. А в последующих трех рассматривают основные из них: арифметико-логическое устройство, устройство управления, запоминающие устройства. Следующий блок из четырех лекций отдает дань командам (режимы адресации, форматы команд 16-разрядного процессора), причем три из них – кодированию команд. Выделим другие блоки лекций. Один из них посвящен работе мультипрограммных ЭВМ – три лекции. Управление и работа с памятью – три лекции. По одной – система прерываний, ввод-вывод информации. Среди прочих интересных тем можно отметить такие, как архитектура 32-разрядного процессора, конвейерная организация работы процессора, рассмотрение совместной работы «основных узлов и устройств персонального компьютера при автоматическом выполнении команды». Об оценке интерфейса, иллюстративного материала и сертификации текстовых курсов ИНТУИТ мы все необходимое сказали выше. Таблица 5. Рейтинг курса «Архитектура и организация ЭВМ»
*** Таблица 6. Итоговый рейтинг курсов
Итак, с небольшим отрывом в рейтинге побеждают и делят первое-второе места видеокурсы курсы от портала Intuit.ru. Третье-четвертое места также поделили курсы этого портала, но уже текстовые. Со значительным отрывом на пятом месте расположился видеокурс от Computer Science Center. Здесь стоит отметить следующее. Все курсы за содержание получили максимальный балл. А их ранжирование по местам уже осуществилось на основании оценки интерфейса, наличия/отсутствия иллюстративного материала, возможностей по сертификации. Соответственно курс с интересным содержанием – «Введение в архитектуру ЭВМ и элементы ОС» – при отсутствии дополнительных возможностей поработе с видео, иллюстративного материала и возможности получить сертификат оказался на последнем месте. В то же время лидеры рейтинга не набрали абсолютное количество баллов (сертификация не получила высший балл). Им есть, в каком направлении продолжить развитие. |
ИГОРЬ ШТОМПЕЛЬ, инженер, системный администратор. Сфера профессиональных интересов – свободное программное обеспечение, 
Комментарии отсутствуют
| Добавить комментарий |
|
Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи |
|
