Инфоурок Библиотека материалов Информатика Работа по теме Архитектура компьютерных систем: ОЗУ, ПЗУ, ВЗУ, устройства ввода-вывода для студентов 2 курса специальности Аддитивные технологии

Работа по теме Архитектура компьютерных систем: ОЗУ, ПЗУ, ВЗУ, устройства ввода-вывода для студентов 2 курса специальности Аддитивные технологии

Предпросмотр материала:

Практическая работа

Тема: Архитектура компьютерных систем: ОЗУ, ПЗУ, ВЗУ, устройства ввода-вывода

Цель работы:

1. Глубокое понимание архитектурных принципов организации памяти и ввода-вывода.

2. Аналитическое мышление — установление взаимосвязей между характеристиками компонентов и эффективностью работы в АТ.

3. Проектирование систем — способность обоснованно подбирать оборудование для конкретных производственных задач.

4. Диагностика проблем — умение идентифицировать «узкие места» в компьютерных системах для АТ.

Общие требования:

• Работа выполняется строго в тетради черной или синей ручкой.

• Все схемы, таблицы и графики выполняются от руки с использованием линейки.

• Запрещается печатный вывод или вклеивание распечаток.

ЗАДАНИЕ 1: Теоретический анализ с доказательствами

1.1. Сравнительная таблица типов памяти Начертите и заполните таблицу собственноручно:

Характеристика	ОЗУ	ПЗУ	HDD	SSD
Принцип работы
Физическая природа
Время доступа (пример, нс/мс)
Энергозависимость (да/нет + почему)
Изменяемость данных
Стоимость 1 ГБ (руб.)
Место в иерархии памяти
Типичный объем в системе АТ

Вопросы для анализа (письменно):

1. Объясните физический принцип хранения данных в каждом типе памяти (на уровне электронов, магнитных доменов и т.д.)

2. Почему ОЗУ имеет наименьшее время доступа, но не используется для постоянного хранения?

3. Математически обоснуйте: почему при увеличении объема ОЗУ в 2 раза производительность в 3D-моделировании возрастает нелинейно?

ЗАДАНИЕ 2: Расчетные задачи

Задача на определение объема памяти

Дано: 3D-модель детали автомобильного узла состоит из:

• 2,5 млн полигонов

• Каждый полигон: 3 вершины по 3 координаты (float, 4 байта)

• Нормали: 3 вектора на полигон (float, 4 байта)

• Текстуры: 2048×2048, 32 бита на пиксель

• Дополнительные данные: 15% от основного объема Рассчитайте:

1. Объем памяти для хранения геометрии (в МБ)

2. Объем текстур (в МБ)

3. Полный объем модели в оперативной памяти при редактировании

4. Минимальный объем ОЗУ для комфортной работы с 3 такими моделями одновременно

Решение оформите по шагам с формулами.

ЗАДАНИЕ 3: Архитектурные схемы

3.1. Начертите блок-схему иерархии памяти в системе для АТ:

• Регистры процессора → Кэш L1/L2/L3 → ОЗУ → SSD → HDD → Облако

• Укажите для каждого уровня: объем, время доступа, стоимость

• Покажите стрелками типичные потоки данных при рендеринге 3Dсцены

3.2. Создайте структурную схему взаимодействия устройств в процессе 3D-печати:

• Устройства ввода (3D-сканер, CAD-станция)

• Обработка (ЦП → ОЗУ → ВЗУ)

• Устройства вывода (3D-принтер, монитор)

• Обратная связь (датчики принтера → контроллер)

ЗАДАНИЕ 4: Кейс-стади производственных ситуаций

Кейс : Проблема с обработкой крупной сборки

На предприятии проектируют сборку турбины (1500 деталей). При открытии полной сборки в Fusion 360:

• Время открытия: 18 минут

• Задержки при вращении: 3-5 секунд

• Автосохранение вызывает «зависание» на 30 секунд Текущая конфигурация:

• ОЗУ: 16 ГБ DDR4-2666

• ВЗУ: HDD 2 ТБ 5400 об/мин

• Процессор: Core i5 10-го поколения Проанализируйте:

1. Какие компоненты являются «бутылочным горлышком»?

2. Предложите 3 варианта модернизации с разным бюджетом (50т.р., 100т.р., 150т.р.)

3. Рассчитайте ожидаемый прирост производительности для каждого варианта

ЗАДАНИЕ 5: Исследовательская часть

5.1. Анализ современных технологий Исследуйте одну из новых технологий:

• ОЗУ: HBM (High Bandwidth Memory)

• ВЗУ: Optane памяти или QLC SSD

• ПЗУ: MRAM для промышленных контроллеров В отчете:

1. Физический принцип работы

2. Преимущества для АТ

3. Ограничения и недостатки

4. Экономическая целесообразность внедрения

5. Прогноз развития на 5 лет

5.2. Проект специализированной рабочей станции Спроектируйте рабочую станцию для:

• Постобработки 3D-сканов археологических артефактов

• Требования: обработка облаков точек >100 млн точек, цветные текстуры

Спецификация должна включать:

1. Точный расчет необходимого ОЗУ

2. Тип и конфигурацию ВЗУ

3. Устройства ввода/вывода специализированные

4. Схему подключения оборудования

5. Смету с обоснованием каждой позиции

Контрольные вопросы повышенной сложности

1. Архитектурный вопрос: Почему в многопоточном рендеринге 3Dсцен увеличение объема ОЗУ сверх определенного предела не дает прироста производительности? Каков этот предел для современных систем?

2. Технологический вопрос: Какой тип ПЗУ используется в контроллерах промышленных 3D-принтеров и почему? Что произойдет при его повреждении?

3. Экономический вопрос: Рассчитайте срок окупаемости перехода с HDD на SSD в парке из 10 рабочих станций, если экономия времени сотрудников составляет 45 минут в день, а час работы инженера стоит 800 рублей.

4. Системный вопрос: Предложите алгоритм диагностики проблем при «зависании» слайсера при обработке сложной модели. Какие компоненты проверять в первую очередь и как?

Оценочные критерии:

• Аккуратность и полнота оформления (20%)

• Глубина теоретического анализа (25%)

• Корректность расчетов (20%)

• Практическая значимость решений (20%)

• Оригинальность и творческий подход (15%)

Работа по теме Архитектура компьютерных систем: ОЗУ, ПЗУ, ВЗУ, устройства ввода-вывода для студентов 2 курса специальности Аддитивные технологии

11.02.2026

115

Файл будет скачан в формате:

Автор материала

Медведева Оксана Владимировна

преподаватель

На сайте: 6 лет и 6 месяцев
Всего просмотров: 7209
Подписчики: 0
Всего материалов: 16

7209
просмотров
16
материалов
0
подписчиков

Настоящий материал опубликован пользователем Медведева Оксана Владимировна.
Инфоурок является информационным посредником. Всю ответственность за опубликованные материалы несут пользователи, загрузившие материал на сайт. Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете на материал.