Підвищення ефективності комп'ютерних систем 1

Мета вивчення дисципліни: формування комплексу знань і здобуття навичок з питань підвищення ефективності комп'ютерних систем, методів аналізу та технологій підвищення їх ефективності для використання отриманих знань та навичок на етапі аналізу та проектування у наукових дослідженнях за тематикою дисертаційної роботи.
Для досягнення мети здобувачі звання PhD повинні розробляти моделі та стратегії проектування як архітектури, так і компонентів спеціалізованих та універсальних комп‘ютерних систем що функціонують на основі сучасних досягнень прикладної науки.
Крім того досягнення мети забезпечується: опануванням теоретичних знань з використання сучасних методів аналізу та засобів підвищення ефективності при проектуванні комп’ютерних систем; надання теоретичних знань з класифікації та оцінки характеристик та параметрів комп’ютерних систем різного призначення; надання теоретичних знань і практичних навичок з розробки високоефективних комп'ютерних систем; вивчення методів та підходів до реалізації комп'ютерних систем з підвищеними функціональними та експлуатаційними вимогами.
Практичне значення та використання отриманих знань: полягає у можливості професійно виконувати задачі пов’язані із вибором та конфігуруванням програмних засобів оцінки ефективності комп’ютерних систем відповідно до завдань функціонування системи. Аналіз цих критеріїв оцінки ефективності та вплив компонентів системи, що дає змогу обрати найбільш привабливу архітектуру та алгоритм роботи системи
В результаті вивчення дисципліни необхідно знати: технічні вимоги, яким мусить задовольняти комп‘ютерні системи та їх компоненти при проектуванні; початкові дані, які необхідні для проектування; елементну базу; технології виробництва комп‘ютерних систем; критерії оцінки результату функціонування комп‘ютерної системи; порядок розрахунку систем в заданому інформаційному середовищі. 
Крім того доктор філософії повинен вміти: користуватися довідниковою літературою для проведення необхідних розрахунків; на основі початкових даних скласти алгоритм розрахунку ефективних комп‘ютерних систем; розробляти технологічну документацію для реалізації компонентів комп‘ютерних систем за допомогою САПР типу MicroCap, SciLab, MultiSim, OrCad, Altium Designer та NetCracker.
А також повинні придбати: знання з загальних питань організації функціонування засобів обчислювальної техніки та системи в цілому; знання з загальних питань підвищення ефективності спеціалізованих комп’ютерних системах; вміння опису критеріїв ефективності функціонування систем та компонентів системи; розуміння процесів при функціонуванні системи та компонентів системи; навиків застосування оцінки ефективності спеціалізованих комп’ютерних системах та їх компонентів.

Тематика та види навчальних занять

Лекційні заняття.
Лекція 1. Вступ. Аналітичні моделі. Імітаційні моделі. Проблеми побудови і використання моделей. Експериментальні дослідження. Черги в обчислювальних системах. Структура системи масового обслуговування. Вхідний потік заявок. Механізм обслуговування. Дисципліна обслуговування. Показники якості.
Лекція 2. Моделі, що описуються процесами народження та загибелі. Найпростіша система M | M | 1. Система M | M | 1 з однорівневим управлінням. Двофазна модель обчислювальної системи. Система M | M | l. Система з квазівипадковим джерелом заявок. Модель багатодоступної обчислювальної системи. Експонентні системи зі змінними параметрами. Система з гістерезисних управлінням. Двофазна модель обчислювальної системи з змінним режимом роботи.
Лекція 3. Системи з рекурентним вхідним потоком і рекурентним обслуговуванням.  Ланцюги Маркова. Узагальнений метод етапів. Метод вкладених ланцюгів Маркова. Двофазна модель обчислювальної системи. Експонентні мережі масового обслуговування. Відкриті мережі. Замкнені мережі.
Лекція 4. Мережеві моделі обчислювальних систем. Порівняння різних конфігурацій обчислювальних систем. Найпростіші моделі обчислювальних систем з двома пристроями введення-виведення. Модель обчислювальної системи з великим набором запам'ятовуючих пристроїв. Моделі мультипроцесорних систем зі спільною пам'яттю. Моделі звернень в модулі пам'яті і показники якості. Система N × M з повнозв'язну інтерфейсом процесори - пам'ять. Системи з одинзв'язного інтерфейсом і блоками локальної пам'яті.
Лекція 5. Необхідні відомості про кінцеві ланцюгі Маркова. Класифікація станів і ланцюгів. Регулярні ланцюги Маркова. Поглинаючи ланцюги Маркова. Дискретні моделі мультипроцесорних систем зі спільною пам'яттю. Модель з рівноймовірними зверненнями процесорів в модулі пам'яті. Модель з локалізованими зверненнями процесорів в модулі пам'яті.
Лекція 6. Методи використання штучного інтелекту для моделювання комп'ютерних систем. Нейронні мережі. Генетичний алгоритм. Виведення на фреймах. Семантичні мережі. Чинники, що впливають вибір методів моделювання.
Лекція 7. Апаратні способи реалізації штучного інтелекту в інформаційних та автоматичних системах. Способи прискорення проектування та покращення інтерфейсів взаємодії з операторами. Використання в кіберфізичних системах та інтернеті речей.
Лекція 8. Експериментальні дослідження функціонування конвеєрного процесора. Загальний функціональний опис і суміщення операцій в процесорі. Конфліктні ситуації і експериментальні дані. Швидкодія процесора.

Практичні заняття
Практичне заняття №1 "Вивчення та засвоєння оцінки трудомісткості алгоритму".
Мета роботи: Вивчення та засвоєння оцінки трудомісткості алгоритму на основі марковських моделей обчислювального процесу.
Практичне заняття №2 "Вивчення та засвоєння мережевого підходу до аналізу трудомісткості алгоритму". 
Мета роботи: Вивчення та засвоєння застосування мережевого підходу до аналізу трудомісткості алгоритму.
Практичне заняття №3 "Вивчення та засвоєння визначення мінімальної швидкодії процесора цифрової системи керування". 
Мета роботи: Вивчення та засвоєння основних прийомів визначення мінімальної швидкодії процесора цифрової системи керування для забезпечення роботи у реальному масштабі часу.
Практичне заняття №4 "Вивчення та засвоєння вибору дисципліни обслуговування заявок для цифрової системи керування". 
Мета роботи: Вивчення та засвоєння методів вибору дисципліни обслуговування заявок для цифрової системи керування 
Практичне заняття №5 "Вивчення та засвоєння підходів до планування робіт у обчислювальних системах". 
Мета роботи: Вивчення та засвоєння алгоритмів планування виконання робіт на обмежених ресурсах обчислювальної системи
Практичне заняття №6 "Вивчення та засвоєння методів до планування за критерієм максимального завантаження пристроїв обчислювальної системи". 
Мета роботи: Вивчення та засвоєння методів планування за критерієм максимального завантаження пристроїв обчислювальної системи
Практичне заняття №7 "Вивчення та засвоєння методів моделювання багатопроцесорних обчислювальних систем". 
Мета роботи: Вивчення та засвоєння методів моделювання багатопроцесорних обчислювальних систем

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Поточний контроль полягає у виконанні 2-х контрольних опитувань. Контрольні опитування виконуються письмово і полягають в розв'язуванні типових задач відповідно до змісту лекційних занять. Бездоганне виконання кожного контрольного опитування оцінюється у 2 бали;7-і практичних занять. Практичні заняття виконуються відповідно до мети та завдань. По результатах виконання кожного заняття оформлюється виконання індивідуального завдання. Бездоганне виконання кожної лабораторної роботи оцінюється у 6 балів;  2-х модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі письмової роботи.Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 27 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.

Політика освітнього процесу
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання, дотримуючись принципів академічної доброчесності; відвідувати консультації викладача за наявності незрозумілих питань. Викладач на першому аудиторному занятті надає повну інформацію щодо усіх складових дисципліни, роз’яснює кількісне та якісне наповнення змістовних модулів, рекомендує відповідну літературу, інформує щодо критеріїв оцінювання рівня навчальних досягнень здобувача з усіх видів навчальної діяльності та термінів контрольних заходів. Викладач зобов’язаний здійснювати консультації відповідно до затвердженого завідувачем кафедри графіка консультацій. Невиконання здобувачем МКР оцінюється у 0 балів, перескладання модулів відбувається за встановленим деканатом розкладом. Здобувач допускається до заліку, якщо самостійно і логічно відтворює фактичний і теоретичний матеріал та наводить приклади; володіє навчальним матеріалом і використовує набуті знання, уміння у стандартних ситуаціях; самостійно виконує практичні завдання відповідно до методичних рекомендацій; робить релевантні висновки з опрацьованого матеріалу.