Семестровый забег "Архитектур процессорных систем"

Полный, открытый, свободно распространяемый сборник материалов курса "Архитектуры процессорных систем", читаемой в Национальном исследовательском университете МИЭТ.

Целью курса "Архитектуры процессорных систем" является изучение устройства и способов организации процессоров, и систем под их управлением.

Под словом Архитектура понимается некоторый способ организации. Процессор – это программно-управляемое устройство для обработки информации. Проще говоря, это устройство, управлять поведением которого можно с помощью программ (последовательности команд/действий). Система – это комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения поставленных целей. Таким образом, дисциплина "Архитектур процессорных систем" посвящена способам организации и построения систем под управлением устройств управляемых программами. Большое внимание в курсе уделяется открытой, и очень популярной в настоящее время, процессорной архитектуре RISC-V.

Дисциплина реализуется Институтом МПСУ на базе НИУ МИЭТ сразу для 7 различных направлений подготовки, которые имеют разные названия и количество теоретического и практического материалов. Не смотря на это масштаб покрытия у них одинаковый, а суть предмета изучения общая - организация компьютеров. Отличаются лишь глубина погружения и акценты.

По глубине представления теоретического материала все направления можно разделить на 3 уровня:

• layer 2 – ИБ, ИКТ, КТ, РТ [16 лекций – базовый набор лекций о архитектурах и способах построения процессоров и систем]
• layer 1 – ИВТ, ПИН, ПМ [24 лекции – базовый набор лекций, расширенный в части повышения производительности, вопросах организации памяти и параллельных вычислительных систем]
• layer 0 – Я-хочу-больше [Максимальный набор материалов, включающий все дополнительные и расширенные]

По глубине практической работы направления можно разделить на 5 уровней:

• level 4 – ИБ, ИКТ [4 лабораторные – разработка простейшего процессора на основе ПЛИС и его программирование в машинных кодах]
• level 3 – КТ, РТ [8 лабораторных – разработка простейшего процессора на основе ПЛИС и его программирование в машинных кодах]
• level 2 – ПИН, ПМ [8 лабораторных – разработка процессора с архитектурой RISC-V и системы с периферийными устройствами под его управлением на основе ПЛИС, с последующим программированием на языках ассемблера и C]
• level 1 – ИВТ [8 лабораторных – разработка процессора с архитектурой RISC-V и системы с контроллером прерываний и периферийными устройствами, под управлением этого процессора, на основе ПЛИС, с последующим программированием на языках ассемблера и C]
• level 0 – Я-хочу-больше [Максимальный набор лабораторных работ, включая все дополнительные и расширенные работы]

Главное

Сейчас ты находишься в ветке master, в которой есть только это сообщение. Организовано несколько веток (треков), каждая для своего направления подготовки. Нажми на нужную ссылку из списка, чтобы попасть в нужную ветку (в скобках указано название дисциплины в терминах направления подготовки):

1. master – только для этого сообщения
2. technical – техническая ветка для организации репозитория, там же все картинки, правила редактирования, содержания и организации, инструкции по дополнению
3. ИБ – все материалы для обучающихся на Информационной Безопасности (АСВТ – Автоматизированные Системы Вычислительной Техники)
4. ИВТ – Информатика и Вычислительная Техника (АМПСиС – Архитектуры Микропроцессорных Систем и Средств)
5. ИКТ – Телекоммуникационные системы (ВТиИТ – Вычислительная Техника и Информационные Технологии)
6. КТ – Компьютерные Технологии (МПСиС – Микропроцессорные Средства и Системы)
7. ПИН – Программная Инженерия (МПСиС – Микропроцессорные Средства и Системы)
8. ПМ – Прикладная Математика (МПСиС – Микропроцессорные Средства и Системы)
9. РТ – Радиотехника (МПСиПЛИС – Микропроцессорные Системы и Программируемые Логические Интегральные Схемы)
10. Я-хочу-больше – Ветка для тех, кому мало основного материала, и кто хочет программу максимум
11. Я-не-смог – В случае, если по какой-то причине вы не появились на лабораторном занятии, либо не успели сдать лабу, у вас всё ещё остается возможность выполнять последующие лабораторные работы вместе со всеми. Для этого, вы можете воспользоваться реализациями модулей из данной ветки.

Либо

Если ты в терминале, то после клонирования репозитория

git clone [email protected]:MPSU/APS.git

выбери нужную ветку используя следующую команду

git checkout <имя-ветки-из-списка-прям-на-русском>

Либо

Если ты в браузере, то всегда можно просто выбрать нужную ветку в выпадающем списке, как на картинке ниже

---

О курсе и разработчиках

Дисциплины связанные с организацией вычислительной техники читаются в МИЭТ с самого его основания. Текущий курс эволюционировал из "Микропроцессорных средств и систем" (МПСиС) читаемый факультету МПиТК (Микроприборов и технической кибернетики) сначала Савченко Юрием Васильевичем, а после – Переверзевым Алексеем Леонидовичем. С 2014 по 2022 годы дисциплина проводилась и значительно модернизировалась Поповым Михаилом Геннадиевичем совместно с коллективом сотрудников и студентов Института МПСУ. С 2022 года группам ИБ, ИКТ, КТ и РТ курс читает Силантьев Александр Михайлович, а группам ИВТ, ПИН, ПМ – Орлов Александр Николаевич.

В 2019-2020 годах была значительно переработана, осовременена и дополнена теоретическая часть курса. Тогда же разработаны и полностью обновлены лабораторные работы с переходом на использование архитектуры RISC-V, введены новые способы оценки полученных знаний. Все материалы курса включая видеозаписи лекций были выложены в свободный доступ. Дисциплина продолжает непрерывно обновляться и дополняться.

Основное влияние на структуру и содержание курса в современном виде оказали: оригинальные лекции МПСиС для МПиТК, курс Вычислительных структур 6.004 читаемый в MIT, Харрис и Харрис "Цифровая схемотехника и архитектура компьютера" и Орлов и Цилькер "Организация ЭВМ и систем".

В подготовке курса и репозитория принимали участие:

• Попов Михаил Геннадиевич telegram – лекции и презентации, структура курса, структура лабораторных и методические описания к ним, репозиторий
• Примаков Евгений Владимирович – организация репозитория, профессиональные консультации по курсу, методические материалы
• Рыжкова Дарья Васильевна – разработка тестовых окружений для лабораторных работ, подготовка методических материалов
• Силантьев Александр Михайлович – профессиональные консультации по курсу, организация работы
• Солодовников Андрей Павлович telegram – методические материалы к лабораторным работам, подготовка репозитория, профессиональные консультации и многое другое
• Терновой Николай Эдуардович telegram-channel – презентации для лабораторных, профессиональные консультации и отработка материалов
• Хисамов Василь Тагирович telegram – профессиональные консультации и отработка материалов