Details

Cоответствует содержанию раздела рабочей программы дисциплины «Теория вычислительных систем» для обучающихся по направлению бакалаврской подготовки 16.03.01 «Техническая физика», 11.03.01 «Радиотехника» и 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». В рамках теории вычислительных систем анализируются методы представления и преобразования сигналов. Рассматриваются методы построения и функционирования базовых устройств электронно-вычислительных машин, разработки эффективных алгоритмов, проектирования устойчивых к сбоям систем, а также принципы оптимизации программного и аппаратного обеспечения. Исследуется влияние теоретических концепций на практические задачи в областях искусственного интеллекта, кибербезопасности, обработки большого объема данных и проектирования компьютерных архитектур. Предназначено для студентов высших учебных заведений направлений подготовки бакалавров «Техническая физика», «Радиотехника», «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». Может быть использовано обучающимися по профилям подготовки «Физическая и биомедицинская электроника», «Полупроводниковая фотоника и наноэлектроника», «Оптические телекоммуникационные системы», «Системы мобильной связи», «Радиофизика и электроника», «Космические и наземные радиотехнические системы», а также аспирантами и специалистами, работающими в области разработки систем радиофизики, обработки сигналов и электронно-вычислительных систем. Может быть полезно в системах повышения квалификации, в учреждениях дополнительного профессионального образования.

Corresponds to the content section of the working curriculum for the discipline “Theory of Computing Systems” for bachelor’s degree students in the following fields: 16.03.01 “Technical Physics”, 11.03.01 “Radio Engineering”, 11.03.02 “Infocommunication Technologies and Communication Systems”. Within the framework of the theory of computing systems, the textbook analyzes methods for representing and transforming signals. It examines methods for constructing and operating basic computer hardware devices, developing efficient algorithms, designing fault-tolerant systems, and principles for optimizing software and hardware. The influence of theoretical concepts on practical tasks in the fields of artificial intelligence, cybersecurity, big data processing, and computer architecture design is investigated. Designed for university students pursuing bachelor’s degrees in “Technical Physics”, “Radio Engineering”, and “Infocommunication Technologies and Communication Systems”. It may also be used by students specializing in: Physical and Biomedical Electronics, Semiconductor Photonics and Nanoelectronics, Optical Telecommunication Systems, Mobile Communication Systems, Radiophysics and Electronics, Space and Ground-Based Radio Engineering Systems. As well as by graduate students and specialists working in the development of radiophysics systems, signal processing, and computing systems. It may also be useful for professional development programs and continuing education institutions.

• ОГЛАВЛЕНИЕ
• ПРЕДИСЛОВИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ОСНОВЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
• 1.1 Информация. Информационные системы. Сигналы
• 1.1.1 Основные определения
• 1.1.2 Меры информации
• 1.2 Сигналы и их представление
• 1.2.1 Понятие сигнала
• 1.2.2 Классификация сигналов
• 1.2.3 Преобразование сигналов
• 1.2.4 Представление сигналов. Спектр
• 1.2.5 Модуляция сигналов
• 1.2.6 Аналоговые системы и модуляции
• 1.2.7 Цифровые системы и модуляции
• 1.3 Кодирование сигналов
• 1.3.1 Понятие кодирования
• 1.3.2 Типы кодов. Помехоустойчивое кодирование
• 1.3.3 Основные характеристики помехоустойчивых кодов
• 1.4 Сжатие сигналов
• 1.4.1 Сжатие без потерь
• 1.3.2 Сжатие с потерями. Формат JPEG
• 1.4.3 Сжатие аудиофайлов: психоакустика, битрейт и алгоритмы
• 1.4.4 Сжатие видеофайлов
• 2. АРХИТЕКТУРА И КОМПОНЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
• 2.1 Архитектура ЭВМ
• 2.1.1 Эволюция архитектур: от ламп до квантовых вычислений
• 2.1.2 Принципы архитектуры фон Неймана: основа современной вычислительной техники
• 2.2 Процессоры
• 2.2.1 История процессора: от громоздких стендов к кристаллу
• 2.2.2 Устройство процессоров и характеристики
• 2.2.3 Работа процессора
• 2.3 Память в компьютере
• 2.3.1 Классификация памяти
• 2.3.2 Иерархия памяти
• 2.3.3 Кэш-память: уровни и принципы работы
• 2.3.4 Оперативная память
• 2.3.5 Устройство и физические принципы современных систем хранения: флеш-память, SSD, жесткие диски
• 2.4 Пути повышения производительности процессоров
• 2.4.1 Конвейеры и суперскалярность
• 2.4.2 Архитектура NetBurst и Технология Hyper-Threading
• 2.4.3 Векторные процессоры и эволюция SIMD-расширений
• ЛИТЕРАТУРА