Записи выполняются и используются в СО 1.004

СО 6.018

Предоставляется в СО 1.023.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Саратовский государственный аграрный университет

имени Н.И. Вавилова

Факультет экономики и менеджмента

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета Проректор по учебной работе / Дудникова Е.Б./ / Ларионов.С.В./ «_» г. «_» г.

РАБОЧАЯ (МОДУЛЬНАЯ) ПРОГРАММА

Дисциплина Системное программное обеспечение Для специальности 080801.65 Прикладная информатика (в экономике) Кафедра «Экономическая кибернетика»

Курс Семестр Объем дисциплины:

Всего часов – Из них: аудиторных – в т.ч. лекции – лабораторные занятия – самостоятельная работа – Форма итогового контроля: 8 семестр - экзамен Программу составил: доцент Чайковский Д.С.

Саратов Введение Рабочая (модульная) программа:

– предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, и студентов специальности 080800 Прикладная информатика (в экономике), участвующих в процессе изучения дисциплины;

– устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.

Раздел 1. Цели и задачи дисциплины Целью дисциплины «Системное программное обеспечение» является формирование у студентов базовых знаний по вопросам организации параллельных вычислительных систем, а также основных технологий организации параллельных вычислений на многопроцессорных вычислительных комплексах.

В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представление (понимать и уметь объяснить) об основных информационных технологиях построения, функционирования и развития интегрированных систем управления, о методах системного анализа по разработке информационных систем для управления производствами и предприятием в целом.

знать:

- основные направления в области организации параллельных вычислений на многопроцессорных вычислительных системах;

- принципы разработки параллельных алгоритмов и программ;

уметь:

- моделировать параллельные численные алгоритмы для решения типовых задач вычислительной математики.

Раздел 2. Исходные требования к подготовленности студентов Дисциплина «Системное программное обеспечение» относится к циклу специальных дисциплин и состоит из 4 модулей:

I. Архитектура многопроцессорных систем; Организация кластерной системы;

II. MPI-интерфейс передачи сообщений; Основные понятия параллелизма и простейшие параллельные алгоритмы.

Все модули проходят в 8-м семестре.

Изучение данной дисциплины базируется на знаниях и навыках, полученных при изучении следующих дисциплин: «Информатика и программирования», «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», «Операционные системы, среды и оболочки». Предполагается наличие у обучаемых общих сведений по дисциплине «Дискретная математика»

Приступая к изучению дисциплины, студент должен знать основные сведения об информатике, программировании, операционных средах, иметь навыки работы по программированию.

По завершении курса студент должен знания, умения и навыки, необходимые для самостоятельного построении математических моделей и методов параллельного программирования для многопроцессорных вычислительных систем.

Раздел 3. Содержание и методика входного контроля Входной контроль по дисциплине проводится в 8-м семестре. Этот вид контроля позволяет проверить исходный уровень знаний студента, его готовность к изучению данной дисциплины и дает возможность правильно выбрать методику изложения учебного материала.

Для успешного прохождения входного контроля студент должен продемонстрировать знание общих принципов, определений, формул по базовым дисциплинам.

Входной контроль проводится на первом практическом занятии в форме письменного опроса. Контрольные вопросы указаны в приложении 1.

Время на проведение входного контроля 10…15 мин. Максимальный рейтинг 12 баллов.

Раздел 4. Содержание дисциплины «Системное программное обеспечение»

Таблица № Количество часов Наименование модулей.

(8-й семестр) систем лительных систем. Основные направления развития высокопроизводительных компьютеров. Классификация многопроцессорных систем ная память. Связь между элементами параллельных вычислительных параллельные расширения. Средства автоматического распараллеливания программ Инструментальные системы. Отечественная разработка – система DVM представлениями знаний. Реализация продукционной модели в реляционной базе данных для продукций. Формы пользовательского интерфейса разработка запросов реализации логического вывода в продукционной разработка запросов реализации логического вывода в продукционной разработка запросов реализации логического вывода в продукционной (8-й семестр) Модуль 2 MPI-интерфейс передачи сообще- 14 12 (8-й семестр) ний ставлениями знаний в виде семантических сетей. Реализация модели тельная разработка запросов реализации логического вывода в семантических сетях ставлениями знаний в виде фреймовых моделей. Реализация фреймовой модели в реляционной базе данных тельная разработка запросов реализации логического вывода на основе Темы для самостоятельного изучения Модуль 2 Основные понятия параллелизма и 14 12 (8-й семестр) простейшие параллельные алгоритмы граммирования. Степень параллелизма численного алгоритма Адамса. Исследование свойств параллельного алгоритма векторов. Алгоритм умножения матрицы на вектор. Алгоритм умножения матриц Гаусса. Решение СЛАУ методом Раздел 5. Краткая организационно-методическая характеристика дисциплины Обучение дисциплине «Системное программное обеспечение» проводится в форме лекций, лабораторных занятий и самостоятельной работы. В процессе обучения предусмотрено проведение деловых игр, как на лекционных, так и на лабораторных занятиях с целью выявления творческих способностей студентов и определения их творческого рейтинга, о чем делается соответствующая запись в журнале учета успеваемости и посещаемости. При чтении лекций используются технические средства обучения: мультимедийная установка, образцы оборудования, плакаты. Подготовка и отчет по лабораторным занятиям осуществляется вне аудиторных часов в счет времени, запланированного для самостоятельной работы студента.

Дисциплина преподается в 8-м семестре. Учебное время распределяется по видам занятий следующим образом: на лекции отводится 36 часов, на лабораторные работы – 34 часа, на самостоятельную работу – 80 часов.

Текущий контроль осуществляется на лабораторных занятиях в форме индивидуального устного собеседования. Максимальный рейтинг за каждое занятие указан в таблице 1. При этом учитывается прилежание студента, уровень знаний и активность работы на занятиях. Баллы распределяются следующим образом: прилежание (подготовка к работе, качество оформления тетради) - 20%, уровень знаний - 60%, активность работы - 20%. Рубежный контроль проводится после каждого модуля в форме письменного опроса и/или индивидуального устного собеседования.

Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 080800 Прикладная информатика устанавливается максимальный объем учебной нагрузки студента 54 часа в неделю, включая все виды его аудиторной и внеаудиторной (самостоятельной) учебной работы. Объем аудиторных занятий студента при очной форме обучения не должен превышать 27 часов в неделю; следовательно, объем самостоятельной работы должен составлять не более 50 % от общего объема часов по дисциплине.

Самостоятельная работа включает в себя следующие виды деятельности: подготовку к лабораторным и практическим занятиям, выполнение курсового проекта, подготовку к рубежным и выходным контролям, изучение программного материала, не вошедшего в лекционный курс.

Всего на самостоятельную работу отводится 80 часов, из них на подготовку к лабораторным занятиям – 20, на подготовку к рубежным контролям – 20, на подготовку к экзамену – 20, на проработку тем, вынесенных на самостоятельное изучение – 20 часов.

Для обеспечения мотивации студентов вопросы по темам, вынесенным на самостоятельное изучение, используются при проведении рубежных и выходных контролей.

Раздел 7. Система оценки результатов выходного контроля При изучении дисциплины используется рейтинговая система оценки знаний, умений и навыков студентов. Максимальное количество баллов, которое может получить студент по видам контроля, приведено в таблице 1.

Итоговый рейтинг Rсм за семестр подсчитывается путем перевода учебных баллов в зачетные по формуле:

где: n – количество часов аудиторных занятий по учебному плану;

Bфакт – максимально возможная сумма учебных баллов;

Bmax – фактическая сумма баллов, набранная студентом.

Итоговый рейтинг проставляется в зачетную книжку студента и зачтно-экзаменационную ведомость.

Критериями оценки могут служить: глубина усвоения студентом учебного материала, умение применять полученные знания для решения конкретных профессиональных задач, объем полученных знаний. В каждом из этих критериев можно выделить 3 уровня (табл.2).

Если все критерии соответствуют третьему уровню, то студенту выставляется максимальный рейтинг. Если все критерии соответствуют первому уровню – минимальный.

Глубина усвоения описательное упрощенное объ- объяснение на основе знания учебного материала изложение яснение общих закономерностей, аналитических расчетов Умение применять для решения для выбора опти- для самостоятельной формуполученные знания элементарных мального решения лировки задачи и ее оптизадач мального решения Объем усвоенного программы Раздел 8. Содержание и методика выходного контроля В 8-м семестре в качестве выходного контроля по дисциплине «Системное программное обеспечение» предусмотрен экзамен. Экзамен проводится в письменной форме и устного собеседования. Студенты, набравшие по всем видам текущего контроля менее 40 баллов, к экзамену не допускаются.

Раздел 9. Материально-техническое обеспечение В качестве материально-технического обеспечения дисциплины «Интеллектуальные информационные системы» используются:

1. программное обеспечение:

– MS Visual C++ с установленной библиотекой MPI для реализации параллельного программирования.

– 2. Компьютерный класс на 14 персональных компьютеров.

а) основная литература:

1. Антонов А.С. Параллельное программирование с использованием технологии MPI: учебное пособие. –М: Изд-во МГУ. – 2004 г.

2. Букатов А. А., Дацюк В. Н., Жегуло А.И. Программирование многопроцессорных вычислительных систем. – Ростов-на-Дону: Изд-во ООО «ЦВВР». – 2003 г.

б) дополнительная литература:

1. Богачев К.Ю. Основы параллельного программирования – М:

БИНОМ, 2003 г.

2. Гергель В.П., Стронгин Р.Г. Основы параллельных вычислений для многопроцессорных вычислительных систем. – Н.Новгород: ННГУ им.

Н.И. Лобачевского. – 2001 г.

3. Немнюгин С.А., Стесик О.Л. Параллельное программирование для многопроцессорных вычислительных систем. – БХВ-Петербург. – 2002 г.

Вопросы входного контроля по дисциплине «Системное программное обеспечение»

Определение информационной системы Зачем необходима нормализация реляционной базы данных?

Что такое первая нормальная форма?

Что такое вторая нормальная форма?

Что такое третья нормальная форма?

Что такое нормальная форма Бойса-Кодда?

Каковы основные реляционные операции?

Вопросы рубежных контролей по дисциплине " Системное программное Понятие жизненного цикла программного обеспечения.

Классификация интеллектуальных информационных систем.

Основные определения интеллектуальной информационной системы.

Определение экспертной системы Организация базы знаний.

Формы знаний.

Модели знаний.

1. Логический вывод.

2. Эвристический вывод.

3. Нечеткий вывод знаний.

4. Немонотонность вывода.

5. Общее определение нейронной сети.

6. Этапы проектирования экспертной системы.

7. Участники процесса проектирования экспертной системы.

8. Определение продукционной модели.

9. Определение фреймовой модели.

10.Определение семантической сети.

11.Последовательность логического вывода.

Оценка производительности вычислительных систем. Единицы измерения производительности процессора.

Организация передачи сообщений в MPI. Связь "точка-точка".

Основные направления развития высокопроизводительных компьютеров. Параллельная и конвейерная обработка данных.

Определение количества и ранга процессов в MPI.

Классификация многопроцессорных систем по организации памяти.

Основы разработки параллельных программ с использованием MPI. Структура программы, написанной с помощью MPI.

Векторно-конвейерные компьютеры. Особенности архитектуры и способа обработки данных.

Интерфейс передачи сообщений MPI: основные понятия и определения. Операции передачи данных. Понятие коммуникаторов.

Типы данных.

Массивно-параллельные компьютеры. Особенности архитектуры и способа обработки данных.

Параллельное программирование на основе MPI. Основы стандарта MPI. Основные свойства MPI.

Компьютеры с общей памятью. Архитектура и принцип обработки данных.

12.Системы с неоднородным доступом к памяти.

13.Компьютерный кластер как единый аппаратный ресурс для организации параллельных вычислений.

14.Закон Амдаля. Объяснение на примере зависимости ускорения и эффективности от числа процессоров.

15.Мета-компьютинг.

16.Граф вычислительного алгоритма. Степень параллелизма. Ускорение и эффективность параллельного алгоритма.

17.Классификация архитектур вычислительных систем по Флинну.

18.Инструментальные системы создания параллельных программ.

Система DVM.

19.Особенности работы параллельных компьютерных систем с разделяемой памятью.

20.Средства автоматического распараллеливания программ.

21.Достоинства и недостатки параллельных компьютерных систем с распределенной памятью.

22.Параллельные языки и параллельные расширения 23.Топологии коммуникаций вычислительных систем 24.Коммуникационные библиотеки и интерфейсы.

25.Алгоритмы сортировки. Сортировка Шелла: анализ среднего случая, влияние шага на эффективность.

26.Структуры. Определение, инициализация, присваивание структур, доступ к элементам структур, указатели на структуры, битовые поля структур.

27.Численные алгоритмы. Вычисление значений многочленов.

28.Символьный, строковый, блоковый и форматированный вводвывод.

29.Численные алгоритмы. Умножение матриц: по Винограду, по Штрассену.

30.Создание бинарных и текстовых файлов, удаление, добавление, корректировка элементов, печать файлов.

31.Формализация понятия алгоритма. Машины Поста и Тьюринга.

Алгоритмически неразрешимые проблемы.

32.Указатели на функции.

33.Организация циклических вычислительных процессов. Типизация и структуризация данных. Пошаговая детализация алгоритма.

34.Основные операторы С++ (присваивание, составные, выбора, циклов перехода). Синтаксис, семантика, примеры.

35.Алгоритмы вида «разделяй и властвуй», рекуррентные соотношения.

36.Прототип функции. Библиотечные файлы. Директива препроцессора #include.

37.Алгоритмы поиска и выборки. Последовательный поиск: анализ наихудшего случая, анализ среднего случая.

38.Типы данных в С++.

39.Классы открытых и закрытых задач и теоретическая нижняя граница временной сложности.

40.Символьная информация и строки. Функции для работы со строками.

Вопросы самостоятельной работы 1. Граф И/ИЛИ 2. Прямой и обратный вывод в продукционных системах Учебный график изучения дисциплины «Системное программное занятия контроль контроль