ІНФРАСТРУКТУРА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ-1. КОМПОНЕНТИ ІТ-ІНФРАСТРУКТУР
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
---|---|
Галузь знань | 12 Інформаційні технології |
Спеціальність | 126 Інформаційні системи та технології |
Освітня програма | Інтегровані інформаційні системи |
Статус дисципліни | Нормативна |
Форма навчання | очна(денна)/заочна |
Рік підготовки, семестр | 3 курс, весняний семестр |
Обсяг дисципліни | 120 годин (36 годин – Лекції, 36 годин – Лабораторні, 48 годин – СРС) |
Семестровий контроль/ контрольні заходи | Залік |
Розклад занять | http://rozklad.kpi.ua |
Мова викладання | Українська |
Інформація про керівника курсу / викладачів |
Лектор: Лектор: д.т.н., проф. Ролік Олександр Іванович, моб. + 38(067) 905 4041 Лабораторні: асист., асист., Цимбал Святослав Ігорович, моб. +38(099) 297 9340 |
Розміщення курсу | https://campus.kpi.ua |
Програма навчальної дисципліни
Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчення та результати навчання
Опис дисципліни. Наш час характеризується бурним розвитком інформаційних технологій (ІТ). Зміни у світовій економіці викристалізували нове ставлення бізнесу до ІТ. Наразі бізнес розглядає ІТ, як джерело розвитку, виділяючи, перш за все, їх необмежені можливості в підвищенні продуктивності і поліпшенні конкурентоспроможності. Бізнес-менеджери та ІТ-спеціалісти поставили ІТ на центральне місце в новій бізнес-моделі, націленій на зниження витрат бізнесу і прискорення бізнес-інновацій. Сьогодні ефективна підтримка бізнес-процесів, а також виробничих і технологічних процесів здійснюється за рахунок автоматизації, забезпечується ІТ-послугами як на рівні між підприємствами, так і всередині підприємства (між бізнес-підрозділами та ІТ-підрозділами). Усі ІТ-послуги надаються ІТ-інфраструктурами. ІТ-інфраструктура є найважливішою частиною автоматизованої або інформаційно-керуючої системи підприємства, оскільки вона поєднує в собі засоби, які необхідні для створення, функціонування і розвитку ІТ-середовища підприємства. Від ефективності функціонування ІТ-інфраструктури безпосередньо залежить якість ІТ-сервісів і, як наслідок, ефективність ведення бізнесу. Тому дисципліна «Інфраструктура інформаційних технологій» дуже важлива для підготовки висококваліфікованих сучасних фахівців зі спеціальності Інформаційні системи та технології. Майбутній фахівець з інформаційних систем та технологій має знати не тільки загальні принципи функціонування ІТ-інфраструктур різного рівня ієрархії, але і вміти проектувати, розгортати та обслуговувати ІТ-інфраструктури, а також керувати ними. Ефективне проектування та управління ІТ-інфраструктурами може буте забезпечене тоді, коли майбутній фахівець з інформаційних систем та технологій добре знатиме особливості усіх компонентів ІТ-інфраструктур та вплив параметрів і характеристик окремих компонентів на ефективність функціонування ІТ-інфраструктур та на якість ІТ-сервісів, які надаються ІТ-інфраструктурами.
Мета навчальної дисципліни. Підготовка висококваліфікованих фахівців, які володіють знаннями з архітектури та принципів побудови сучасних ІТ-інфраструктур різного рівня ієрархії, розуміють, як залежить якість надання ІТ-сервісів від якості функціонування окремих компонентів ІТ-інфраструктури, вміють обирати компоненти ІТ-інфраструктур, спираючись на знання їх особливостей та принципів функціонування, знають, як взаємодіють між собою різноманітні компоненти сучасних ІТ-інфраструктур.
Предмет дисципліни – архітектура побудови та принципи функціонування компонентів ІТ-інфраструктур.
Згідно з вимогами програми навчальної дисципліни студенти після засвоєння дисципліни мають продемонструвати такі результати навчання.
Спеціальні (фахові, предметні) компетентності:
КС2. Здатність застосовувати стандарти в області інформаційних систем та технологій при розробці функціональних профілів, побудові та інтеграції систем, продуктів, сервісів і елементів інфраструктури організації.
КС10. Здатність вибору, проектування, розгортання, інтегрування, управління, адміністрування та супроводження інформаційних систем, технологій та інфокомунікацій, сервісів та інфраструктури організації.
КС18. Здатність вирішувати задачі інтеграційних процесів інформаційних систем у сфери виробництва та керування з використанням методів аналізу та синтезу засобів передачі, зберігання та обробки інформації, основ сервіс-орієнтованого підходу до обслуговування користувачів інформаційних систем, базових та прикладних інформаційних технологій та інструментальних засобів інфраструктури ІТ.
Програмні результати навчання:
ПРН4. Проводити системний аналіз об’єктів проектування та обґрунтовувати вибір структури, алгоритмів та способів передачі інформації в інформаційних системах та технологіях.
ПРН9. Здійснювати системний аналіз архітектури підприємства та його ІТ-інфраструктури, проводити розроблення та вдосконалення її елементної бази і структури.
ПРН14. Демонструвати вміння аналізувати вимоги та розробляти веб-додатки, веб-сервіси, веб-сайти з використанням базових принципів, сучасних технологій та мов програмування для створення веб-застосувань, як інтерфейсу доступу до сервісів ІТ-інфраструктури.
ПРН19. Застосовувати базові, прикладні інформаційні технології та інструментальні засоби для визначення складу, структури та схем взаємодії компонентів інфраструктури ІТ, організовувати та підтримувати сервіс-орієнтоване обслуговування користувачів інформаційних систем.
Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Міждисциплінарні зв’язки.
Дисципліна «Інфраструктура інформаційних технологій-1. Компоненти ІТ-інфраструктур» базується на дисциплінах: Комп’ютерні мережі; Технології інтернету речей; Інформаційно-керуючі системи; Системна інженерія.
На результатах навчання з дисципліни базуються дисципліни: Інформаційна безпека та захист інформації; Розроблення веб-застосувань.
Зміст навчальної дисципліни
Очна форма
Лекційні заняття
Розділ 1. ІТ-інфраструктура, як організаційно-технічний базис інформаційних систем.
Тема 1.1. Концепції надання ІТ-послуг.
Тема 1.2. Аналіз тенденцій розвитку систем обробки інформації.
Тема 1.3. Сучасні концепції надання ІТ-послуг.
Розділ 2. Компоненты ІТ-інфраструктур.
Тема 2.1. Обчислювальні системи.
Тема 2.2. Класифікація систем паралельної обробки.
Тема 2.3. Основи побудови мультипроцесорних систем.
Тема 2.4. Сервери.
Тема 2.5. Архітектура систем зберігання даних.
Розділ 3. Високошвидкісні мережі передавання даних.
Тема 3.1. Технологія Fibre Channel.
Тема 3.2. Високошвидкісні мережі Ethernet.
Тема 3.3. Обладнання мереж ІТ-інфраструктури.
Лабораторні заняття
1. Віртуалізація. Огляд.
2. Віртуалізація. VirtualBox.
3. Віртуалізація. Hyper-V.
4. Віртуалізація. Vagrant.
5. Vagrant оператори.
6. Створення образів ВМ. Packer.
7. Контейнеризація. Docker.
8. Контейнеризація. Docker. Робота з файловою системою.
9. Контейнеризація. Docker. Робота з мережею.
10. Оркестратори. Docker Compose.
11. Безперервна розробка. Робота з Jenkins.
12. Подійно-орієнтована архітектура. Робота з RabbitMQ.
Заочна форма
Лекційні заняття
Розділ 1. ІТ-інфраструктура, як організаційно-технічний базис інформаційних систем
Тема 1.1. Концепції надання ІТ-послуг
Тема 1.2. Аналіз тенденцій розвитку систем обробки інформації.
Тема 1.3. Сучасні концепції надання ІТ-послуг
Розділ 2. Компоненти ІТ-інфраструктур.
Тема 2.1. Обчислювальні системи.
Тема 2.2. Класифікація систем паралельної обробки.
Тема 2.3. Основи побудови мультипроцесорних систем
Тема 2.4. Сервери.
Тема 2.5. Архітектура систем зберігання даних.
Розділ 3. Високошвидкісні мережі передавання даних.
Тема 3.1. Технологія Fibre Channel
Лабораторні заняття
1. Віртуалізація. Vagrant.
2. Контейнеризація. Docker.
3. Контейнеризація. Docker. Робота з файловою системою.
4. Контейнеризація. Docker. Робота з мережею.
5. Оркестратори. Docker Compose.
Навчальні матеріали та ресурси
Базова література
Ролик А.И. Управление корпоративной ИТ-инфраструктурой / А.И. Ролик, С.Ф. Теленик, М.В. Ясочка // К.: Наукова думка, 2018. – 576 с.
Методи та новітні підходи до проектування, управління і застосування високопродуктивних ІТ-інфраструктур: монографія / Ю. В. Бойко, В. М. Волохов, М. М. Глибовець, С. В. Єршов, С. Л. Кривий, С. Д. Погорілий, О. І. Ролік, С. Ф. Теленик, М. В. Ясочка // за ред. проф. А. В. Анісімова. – К.: ВПЦ «Київський університет», 2016. – 447 с.
Пятибратов А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учебное пособие / А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко ; под ред. А.П. Пя-тибратова. — М. : КНОРУС, 2013. — 376 с.
Шривастава Алок, Гнанасундарам Сомасундарам. От хранения данных к управлению информацией. Учебник для Вузов. — 2-е изд. — Пер. с англ. Н. Вильчинский. — Wiley; СПб.: Питер, 2016. — 544 с.: ил. — ISBN: 978-5-496-01859-3, ISBN 978-1118094839 (англ.).
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Новые технологии и оборудование IP-сетей. – СПб.: БХВ-Петербург, 2001.– 512 с.
Цилькер Б. Я., Орлов С. А. Организация ЭВМ и систем. Учебник для вузов. 2-е издание. СПб.: Питер, 2011. – 688 с.
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт.
Допоміжна література
Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е изд. / В. Л. Бройдо. — СПб.: Питер, 2004. — 703 с.
Сенкевич А. В. Архитектура ЭВМ и вычислительные системы: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / А. В. Сенкевич. — М.: Издательский центр «Академия», 2014. — 240 с.
Навчальний контент
Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Очна форма
Лекційні заняття
№ з/п | Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС) |
---|---|
1 | Тема 1.1. Концепції надання ІТ-послуг Лекція 1. ІТ-інфраструктура – найважливіша частина автоматизованої або інформаційно-керуючої системи підприємства Поняття та визначення інформаційних технологій та ІТ-інфраструктури. З якою метою бізнес використовує ІТ та ІТ-інфраструктуру. Підвищення продуктивності виконання бізнес-процесів за рахунок автоматизації. Поліпшення конкурентоспроможності завдяки раціональному використанню обчислювальних та телекомунікаційних ресурсів. Зниження витрат на ведення бізнесу завдяки використанню ІТ. Прискорення бізнес-інновацій шляхом інформатизації усіх аспектів ведення бізнесу. Інфраструктура дата-центра. Основні компоненти дата-центрів. Основні характеристики дата-центрів. Управління дата-центрами. Середовище дата-центрів. Література: [1, 2, 4]. Завдання для СРС: Визначення впливу якості надання послуг ІТ-інфраструктури на ефективність ведення бізнесу в сучасних умовах. Характер взаємозв’язків між компонентами різних рівнів ієрархії ІТ-інфраструктури. |
2 | Тема 1.2. Аналіз тенденцій розвитку систем обробки інформації. Лекція 2. Особливості сучасного етапу розвитку систем обробки інформації Обчислювальні центри колективного користування. Поява та повсюдне використання ПК. Консолідація обчислювальних ресурсів у серверних приміщеннях або центрах оброблення даних. Повсюдне використання технології віртуалізації. Хмарні обчислення. Grid-технології. Мережі P2P. Віртуалізація ресурсів. Література: [1]. Завдання на СРС: Еволюція розвитку систем обробки інформації в ІТ-інфраструктурах корпоративного рівня. Віртуалізація ресурсів та сервісів, що використовується в ІТ-інфраструктурах корпоративного рівня. |
3 | Тема 1.3. Сучасні концепції надання ІТ-послуг Лекції 3. Основні сучасні концепції надання ІТ-послуг Концепція хмарних обчислень. Переваги та недоліки хмарних обчислень. Модель обслуговування «Все як послуга». Найбільш поширені реалізації XaaS. Обчислення на вимогу – "on-demand computing". Особливості надання послуг за принципом utility computing. Порівняння сучасних концепцій надання ІТ-послуг. Комплексне надання ІТ-послуг. Література: [1, 2]. Завдання на СРС: Сервіси та служби хмарних обчислень, які надаються комерційними хмарами (на прикладі Amazon Web Services (AWS)). |
4 | Тема 2.1. Обчислювальні системи Лекція 4. Підвищення продуктивності обчислювальних систем. Основні напрямки розробки обчислювальних систем. Збіг операцій. Паралельне виконання завдань. Підвищення надійності і готовності обчислювальних систем. Способи організації паралельної обробки. Типи паралелізму. Конвеєрна обробка. Конвеєр команд та конвеєр операцій. RISC-процесори. Суперскалярні процесори. Багатоядерні процесори. Література: [2, 3]. Завдання на СРС: Методи підвищення продуктивності процесорів завдяки архітектурним рішенням. Способи організації паралельної обробки. Багаторівневі конвеєри у RISC-процесорах. |
5 | Тема 2.2 Класифікація систем паралельної обробки. Лекція 5. Класифікація обчислювальних систем (за Флінном). Поняття множинності потоків команд і даних. Особливості систем ОКОД. Архітектура фон Неймана. Блок-схема гарвардської архітектури комп'ютера. Системи класу ОКОД. Способи підвищення продуктивності систем класу ОКОД: використання конвеєра команд; перехід до RISC-мікроархітектури; множинність блоків виконання; кілька пристроїв дешифрування команд; використання кеш-пам'яті; передбачення переходів; гіпотетичне виконання команд. Системи класу МКОД. Системи з магістральною обробкою інформації. Література: [2, 3]. Завдання на СРС: Підвищення продуктивності процесорів завдяки: застосуванню попередньої вибірки; використанню блока дешифрування команд; декількох блоків виконання; системи передбачення розгалужень (таблиця історії переходів, кеш розгалужень, стек адрес повернення, блок виконання переходів); гіпотетичне виконання команд. |
6 | Лекція 6. Системи класу ОКМД. Графічні процесори (GPU). Закон Мура. GPGPU використання графічного процесору для вирішення задач загального призначення. Основні концептуальні відмінності CPU від GPU. BrookGPU. API CUDA. Основні визначення CUDA. CUDA з апаратної точки зору. Перспективи GPU. Література: [2]. Завдання на СРС: Визначення апаратної специфіки графічних процесорів. Особливості використання інструментальних засобів технології GPGPU для створення паралельних застосувань. |
7 | Лекція 7. Системи класу MIMD. Багатомашинні та багатопроцесорні обчислювальні системи. Характер зв'язків в обчислювальних системах. Обчислювальна система зі слабким зв'язком. Багатомашинна обчислювальна система з прямим слабким зв'язком. Обчислювальна система з сильним зв'язком. Література: [3, 6]. Завдання на СРС: Відмінності багатомашинних та мультипроцесорних систем. Порівняльний аналіз багатомашинних обчислювальних систем з різними рівнями зв’язків. |
8 | Тема 2.3. Основи побудови мультипроцесорних систем. Лекція 8. Типи структурної організації класичних або істинних мультипроцесорних систем. Мультипроцесорні системи зі спільною або розділеною в часі шиною. Переваги та недоліки структури зі спільною шиною. Мультипроцесорні системи із перехресною комутацією. МПС з двома матрицями. Переваги та недоліки структури з перехресної комутацією. Мультипроцесорні системи з багатовходовими ОЗП. Література: [3, 6]. Завдання на СРС: Характер та групи зв’язків в МПС. Завдання, які вирішуються при створенні МПС (Забезпечення високої готовності системи; підвищення продуктивності системи; забезпечення економічного обслуговування екстрених завдань і завдань при пікових навантаженнях). |
9 | Лекція 9. Архітектури мультипроцесорних систем. Симетрична мультипроцесорна система (SMP). Переваги та недоліки симетричних мультипроцесорних систем. SMP-система з декількома шинами. Система з масовим паралелізмом (МРР). Переваги та недоліки систем з масовим паралелізмом. Приклад MPP-системи. Архітектура NUMA. Системи ccNUMA. Система з розширюваним паралелізмом (SPP). Переваги та недоліки систем з розширюваним паралелізмом. Гіпервузлова система SPP. Література: [2, 3, 6]. Завдання на СРС: Методи підвищення продуктивності та надійності SMP систем. Особливості інформаційної взаємодії в MPP-системах. |
10 | Тема 2.4 Сервери. Лекція 10. Сервери. Загальні положення Основні характеристики серверів: продуктивність; керованість; надійність; масштабованість. Вертикальне та горизонтальне масштабування обчислювальних ресурсів. Rack-сервери. Переваги та недоліки Rack-серверів. Блейд-сервери. Фізична конструкція блейд-серверів. Переваги та недоліки блейд-систем. Особливості використання серверів, Rack- та блейд-серверів. TWIN-сервери. Переваги та недоліки TWIN-серверів. Мікросервери. Література: [3, 6]. Завдання на СРС: Порівняльний аналіз Rack та блейд-серверів. Сервери для SOHO. |
11 | Лекція 11. Кластери. Визначення обчислювального кластера. Основні вимоги до кластерів. Класифікація кластерів. Кластери високої доступності. Схеми побудови HA-кластера. Кластери розподілу навантаження. Обчислювальні кластери. Конфігурації кластерів. Кластери з розділеними дисками. Схема побудови кластера «активний – резервний». Кластери без поділу ресурсів. Програмне забезпечення кластерів. Переваги та недоліки кластерних систем. Література: [3, 6]. Завдання на СРС: Особливості спеціального та загального програмного забезпечення для обчислювальних кластерів. Приклади та особливості застосування НА-кластерів. |
12 | Тема 2.5 Архітектура систем збереження даних. Лекція 12. Системи збереження даних. Технології зберігання на базі серверо-центричної та інформаційно-центричної моделей. Блокові системи. Технологія SAN. Складові SAN архітектури. Основні типи портів в SAN. Технологія DAS. Переваги та недоліки блокових СЗД. Файлові системи. Об’єктні системи. Надання ресурсів зберігання даних. Віртуальне надання ресурсів зберігання даних. Література: [4]. Завдання на СРС: Типи даних. Екосистема великих даних. Відмінності між структурованими та неструктурованими даними. Проблема зберігання неструктурованих даних та управління ними. Компоненти інтелектуальної системи зберігання даних. Особливості використання кеш-пам’яті. Типи інтелектуальних систем зберігання даних. |
13 | Лекція 13. Апаратне забезпечення системи зберігання даних. Дискові СЗД. Характеристики дискового обладнання. Апаратна структура дискової СЗД. Компоненти RAID-масиву. RAID-контролер. Методи RAID: чергування, зеркалювання, контроль парності. Рівні RAID. Шасі дискового масиву. Функціонал дискової СЗД. Стрічкові СЗД. Компоненти та архітектура флеш-накопичувачів. Високопродуктивні системи зберігання даних. Література: [4]. Завдання на СРС: Конкатенація дисків. Реалізація RAID програмними методами. Гаряче резервування. Властивості флеш-накопичувачів корпоративного класу. |
14 | Тема 3.1 Технологія Fibre Channel. Лекція 14. Архітектура мережі Fibre Channel. Топології мережі FC: точка-точка; керована петля; архітектура на основі комутаторів. Архітектура Fibre Channel. Стек протоколів Fibre Channel. П'ять рівнів мережі FC: FC-0 Фізичний; FC-1 Кодування; FC-2 Кадрування і сигналізації; FC-3 Загальних служб; FC-4 Відображення протоколів. Адресація в Fibre Channel. Глобальні імена. FC-кадр. Логічні типи портів. Середовище передачі даних. Інфраструктура FC. Логічні послідовності передавання даних. Класи служб, які підтримуються у Fibre Channel. Сфери застосування Fibre Channel. Література: [3]. Завдання на СРС: Порти системи комутації FC-SW. Три класи обслуговування в Fibre Channel. Типи реєстрації в системі комутації. Зонування в FC. Типи зонування. Топології FC SAN-мереж. |
15 | Тема 3.2 Високошвидкісні мережі Ethernet. Лекція 15. Технологія 100 Мбіт/с мереж з методом доступу CSMA/CD Фізичний рівень технології 100BASE-T. Специфікація 100BASE-T4. Структура фізичного підрівня. Визначення конфліктів. Метод кодування даних у 100BASE-T4. Специфікація 100BASE-X. Блочне кодування 4B/5B. Специфікація 100BASE-TX. Сутність кодування MLT-3. Специфікація 100BASE-FX. Сутність кодування NRZI. Репітери для мереж 100 Мбіт/с. Репітери класу I та класу II. Література: [5]. Завдання на СРС: Функції диспетчера станції. Формат кадрів управління. Регістри управління та стану. Вимоги до фізичної лінії мережі Fast Ethernet. Порти репітерів класу I. Порти репітерів класу II. Автоматичне узгодження параметрів (Auto-Negotiation). Властивості функції автоперемовин. Пріоритети при проведенні автоперемовин. |
16 | Лекція 16. Технологія Gigabit Ethernet. Особливості МАС-підрівня. Архітектура Gigabit Ethernet. Специфікація 1000BASE-X. Функціональна схема 1000BASE-X. Кодування 8B/10B. Залежні від середовища підрівні 1000BASE-LX та 1000BASE-SX. Специфікація 1000BASE-CX. Специфікація 1000BASE-T. Мультісегментні мережі Gigabit Ethernet. Література: [5]. Завдання на СРС: Формат кадру з розширеною несучою. Підрівень фізичного кодування. Підрівень під'єднання до фізичного середовища. Підрівень, що залежить від фізичного середовища. Кодування і перетворення сигналів в PCS і PMA. Кодування спеціальних груп. Особливості динамічного дисбалансу в 1000BASE-X. Правила визначення динамічного дисбалансу. |
17 | Тема 3.3. Обладнання мереж ІТ-інфраструктури. Лекція 17. Компоненти мережевого обладнання ІТ-інфраструктури. Мережеві адаптери. Концентратори. Переваги і недоліки мереж зі спільним середовищем, що розподіляється між комп’ютерами. Комутовані локальні мережі. Переваги логічної структуризації мережі ІТ-інфраструктури. Мости та комутатори. Алгоритм прозорого мосту. П'ять процесів обробки кадру при його проходженні через міст: переспрямування кадрів; лавинне передавання; фільтрація кадрів; комутація з вивченням топології або самонавчанням; старіння таблиць MAC-адрес. Топологічні обмеження комутаторів в ІТ-інфраструктурах. Алгоритм побудови кістякового дерева. Етапи побудови кістякового дерева. Особливості комутаторів Ethernet. Боротьба з перевантаженнями. Характеристики продуктивності комутаторів. Три режими комутації: з проміжним зберіганням; наскрізна комутація; комутація з контролем фрагментів. Література: [5]. Завдання на СРС: Логічна структуризація мережі за допомогою мосту. Логічна структуризація мережі за допомогою комутатора. Вибір кореневого комутатора. Ідентифікатор комутатора. Недоліки та переваги STA. спеціалізований процесор обробки пакетів Ethernet – EPP. Метод зворотного тиску. Метод агресивного захоплення середовища. Вибір режиму комутації кадрів. Архітектура і конструктивне виконання комутаторів. Комутатори з комутаційною матрицею. Комутатори зі спільною шиною. Комутатори з багатовхідною пам'яттю, що розділяється. Комбіновані комутатори. |
18 | Лекція 18. Віртуальні локальні мережі в ІТ-інфраструктурах. Призначення та переваги віртуальних мереж. Функціональні робочі групи. Визначення членства у VLAN. Створення VLAN на базі одного комутатора. Створення VLAN на базі декількох комутаторів. Формат кадра по стандарту IEEE 802.1Q. Якість обслуговування у віртуальних мережах. Рекомендації з розподілу трафіка на типи та призначенню пріоритетів. Впорядкування кадрів. Визначення пріоритетів. Керування чергами. Керування затримкою та пропускною здатністю. Аспекти проектування VLAN. Література: [5]. Завдання на СРС: Широкомовні домени в комутованих мережах. Перетворення кадрів в мережі 802.1Q. Структура поміченого кадру Ethernet. Формат міток VLAN на рівні L2. Вибір активної топології дерева, що покриває. Класифікація трафіку. Алгоритм зважених черг. Типи трафіку. Співвідношення типів трафіку з класами трафіку. |
Лабораторні заняття
№ | Назва лабораторної роботи | Кількість ауд. годин |
---|---|---|
1 | Лабораторна робота 1. Віртуалізація. Огляд Ознайомитися з поняттями віртуалізація, віртуальна машина, типами віртуалізації. |
2 |
2 | Лабораторна робота 2. Віртуалізація. VirtualBox Ознайомитися з віртуалізацією обладнання. Використання Oracle VM VirtualBox для створення віртуальної машини з базовими налаштуваннями. |
2 |
3 | Лабораторна робота 3. Віртуалізація. Hyper-V Ознайомитися з віртуалізацією обладнання. Використання Hyper-V для створення віртуальної машини з базовими налаштуваннями. |
2 |
4 | Лабораторна робота 4. Віртуалізація. Vagrant Ознайомитися з віртуалізацією обладнання. Використання Vagrant для створення та управління віртуальною машиною. |
2 |
5 | Лабораторна робота 5. Vagrant оператори Ознайомитися з конфігурацією віртуальної машини. Використання операторів Vagrant для базового конфігурування створеної віртуальної машини. |
2 |
6 | Лабораторна робота 6. Створення образів ВМ. Packer Ознайомитися зі створенням образів віртуальних машин. Використання Packer для створення власного образу віртуальної машини. |
2 |
7 | Лабораторна робота 7. Контейнеризація. Docker Ознайомитися з поняттям контейнеризація та мікросервісною архітектурою. Використання Docker для створення та запуску контейнерів. |
4 |
8 | Лабораторна робота 8. Контейнеризація. Docker. Робота з файловою системою Ознайомитися з поняттям контейнеризація та мікросервісною архітектурою. Використання Docker для створення контейнерів з файловою системою. |
4 |
9 | Лабораторна робота 9. Контейнеризація. Docker. Робота з мережею Ознайомитися з поняттям контейнеризація та мікросервісною архітектурою. Використання Docker для створення контейнерів та конфігурування різних типів мереж між ними. |
4 |
10 | Лабораторна робота 10. Оркестратори. Docker Compose Ознайомитися з поняттям оркестрація. Використання оркестратора Docker Compose для запуску багатоконтейнерних додатків. |
4 |
11 | Лабораторна робота 11. Безперервна розробка. Робота з Jenkins Ознайомитися з підходом розробки «безперервна інтеграція». Використання Jenkins для автоматизації процесу розробки програмного забезпечення з забезпеченням функції безперервної інтеграції. |
4 |
12 | Лабораторна робота 12. Подійно-орієнтована архітектура. Робота з RabbitMQ Ознайомитися з подійно-орієнтованою архітектурою. Використання протоколу AMQP. Використання RabbitMQ для пересилання повідомлень між компонентами системи з подійно-орієнтованою архітектурою. |
4 |
Заочна форма
Лекційні заняття
№ з/п | Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС) |
---|---|
1 | Тема 1.1. Концепції надання ІТ-послуг Тема 1.2. Аналіз тенденцій розвитку систем обробки інформації. Тема 1.3. Сучасні концепції надання ІТ-послуг Лекція 1. ІТ-інфраструктура – найважливіша частина автоматизованої та інформаційно-керуючої системи підприємства Поняття та визначення інформаційних технологій та ІТ-інфраструктури. З якою метою бізнес використовує ІТ та ІТ-інфраструктуру. Підвищення продуктивності виконання бізнес-процесів за рахунок автоматизації. Поліпшення конкурентоспроможності завдяки раціональному використанню обчислювальних та телекомунікаційних ресурсів. Зниження витрат на ведення бізнесу завдяки використанню ІТ. Прискорення бізнес-інновацій шляхом інформатизації усіх аспектів ведення бізнесу. Інфраструктура дата-центра. Основні компоненти дата-центрів. Основні характеристики дата-центрів. Управління дата-центрами. Середовище дата-центрів. Обчислювальні центри колективного користування. Поява та повсюдне використання ПК. Консолідація обчислювальних ресурсів у серверних приміщеннях або центрах оброблення даних. Повсюдне використання технології віртуалізації. Хмарні обчислення. Grid-технології. Мережі P2P. Віртуалізація ресурсів. Концепція хмарних обчислень. Переваги та недоліки хмарних обчислень. Модель обслуговування «Все як послуга». Найбільш поширені реалізації XaaS. Обчислення на вимогу – "on-demand computing". Особливості надання послуг за принципом utility computing. Порівняння сучасних концепцій надання ІТ-послуг. Комплексне надання ІТ-послуг. Література: [1, 2, 4]. Завдання для СРС: Визначення впливу якості надання послуг ІТ-інфраструктури на ефективність ведення бізнесу в сучасних умовах. Характер взаємозв’язків між компонентами різних рівнів ієрархії ІТ-інфраструктури. Еволюція розвитку систем обробки інформації в ІТ-інфраструктурах корпоративного рівня. Віртуалізація ресурсів та сервісів, що використовується в ІТ-інфраструктурах корпоративного рівня. Сервіси та служби хмарних обчислень, які надаються комерційними хмарами (на прикладі Amazon Web Services (AWS)). |
2 | Тема 2.1. Обчислювальні системи. Тема 2.2 Класифікація систем паралельної обробки. Лекція 3. Підвищення продуктивності обчислювальних систем. Основні напрямки розробки обчислювальних систем. Збіг операцій. Паралельне виконання завдань. Підвищення надійності і готовності обчислювальних систем. Способи організації паралельної обробки. Типи паралелізму. Конвеєрна обробка. Конвеєр команд та конвеєр операцій. RISC-процесори. Суперскалярні процесори. Багатоядерні процесори. Поняття множинності потоків команд і даних. Класифікація обчислювальних систем (за Флінном). Особливості систем ОКОД. Архітектура фон Неймана. Блок-схема гарвардської архітектури комп'ютера. Системи класу ОКОД. Способи підвищення продуктивності систем класу ОКОД: використання конвеєра команд; перехід до RISC-мікроархітектури; множинність блоків виконання; кілька пристроїв дешифрування команд; використання кеш-пам'яті; передбачення переходів; гіпотетичне виконання команд. Системи класу МКОД. Системи з магістральною обробкою інформації. Графічні процесори (GPU). Закон Мура. GPGPU використання графічного процесору для вирішення задач загального призначення. Основні концептуальні відмінності CPU від GPU. BrookGPU. API CUDA. Основні визначення CUDA. CUDA з апаратної точки зору. Перспективи GPU. Багатомашинні та багатопроцесорні обчислювальні системи. Характер зв'язків у обчислювальних системах. Обчислювальна система зі слабким зв'язком. Багатомашинна обчислювальна система з прямим слабким зв'язком. Обчислювальна система із сильним зв'язком. Література: [2, 3, 6]. Завдання на СРС: Методи підвищення продуктивності процесорів завдяки архітектурним рішенням. Способи організації паралельної обробки. Багаторівневі конвеєри у RISC-процесорах. Підвищення продуктивності процесорів завдяки: застосуванню попередньої вибірки; використанню блока дешифрування команд; декількох блоків виконання; системи передбачення розгалужень (таблиця історії переходів, кеш розгалужень, стек адрес повернення, блок виконання переходів); гіпотетичне виконання команд. Визначення апаратної специфіки графічних процесорів. Особливості використання інструментальних засобів технології GPGPU для створення паралельних застосувань. Відмінності багатомашинних та мультипроцесорних систем. Порівняльний аналіз багатомашинних обчислювальних систем з різними рівнями зв’язків. |
3 | Тема 2.3. Основи побудови мультипроцесорних систем Лекція 5. Архітектури мультипроцесорних систем. Мультипроцесорні системи зі спільною або розділеною в часі шиною. Переваги та недоліки структури зі спільною шиною. Мультипроцесорні системи із перехресною комутацією. МПС з двома матрицями. Переваги та недоліки структури з перехресною комутацією. Мультипроцесорні системи з багатовходовими ОЗП. Симетрична мультипроцесорна система (SMP). Переваги та недоліки симетричних мультипроцесорних систем. SMP-система з декількома шинами. Система з масовим паралелізмом (МРР). Переваги та недоліки систем з масовим паралелізмом. Приклад MPP-системи. Архітектура NUMA. Системи ccNUMA. Система з розширюваним паралелізмом (SPP). Переваги та недоліки систем з розширюваним паралелізмом. Гіпервузлова система SPP. Література: [2, 3, 6]. Завдання на СРС: Характер та групи зв’язків в МПС. Завдання, які вирішуються при створенні МПС (Забезпечення високої готовності системи; підвищення продуктивності системи; забезпечення економічного обслуговування екстрених завдань і завдань при пікових навантаженнях. Методи підвищення продуктивності та надійності SMP систем. Особливості інформаційної взаємодії в MPP-системах. |
4 | Тема 2.4 Сервери. Лекція 7. Сервери. Основні характеристики серверів: продуктивність; керованість; надійність; масштабованість. Вертикальне та горизонтальне масштабування обчислювальних ресурсів. Rack-сервери. Переваги та недоліки Rack-серверів. Блейд-сервери. Фізична конструкція блейд-серверів. Переваги та недоліки блейд-систем. Особливості використання серверів, Rack- та блейд-серверів. TWIN-сервери. Переваги та недоліки TWIN-серверів. Мікросервери. Визначення обчислювального кластера. Основні вимоги до кластерів. Класифікація кластерів. Кластери високої доступності. Схеми побудови HA-кластера. Кластери розподілу навантаження. Обчислювальні кластери. Конфігурації кластерів. Кластери з розділеними дисками. Схема побудови кластера «активний – резервний». Кластери без поділу ресурсів. Програмне забезпечення кластерів. Переваги та недоліки кластерних систем. Література: [3, 6]. Завдання на СРС: Порівняльний аналіз Rack та блейд-серверів. Сервери для SOHO. Особливості спеціального та загального програмного забезпечення для обчислювальних кластерів. Приклади та особливості застосування НА-кластерів. |
5 | Тема 2.5 Архітектура систем збереження даних. Тема 3.1 Технологія Fibre Channel. Лекція 9. Системи збереження даних та мережі ЦОД. Технології зберігання на базі серверо-центричної та інформаційно-центричної моделей. Блокові системи. Технологія SAN. Складові SAN архітектури. Основні типи портів в SAN. Технологія DAS. Переваги та недоліки блокових СЗД. Файлові системи. Об’єктні системи. Надання ресурсів зберігання даних. Віртуальне надання ресурсів зберігання даних. Дискові СЗД. Характеристики дискового обладнання. Апаратна структура дискової СЗД. Компоненти RAID-масиву. RAID-контролер. Методи RAID: чергування, зеркалювання, контроль парності. Рівні RAID. Шасі дискового масиву. Функціонал дискової СЗД. Стрічкові СЗД. Компоненти та архітектура флеш-накопичувачів. Високопродуктивні системи зберігання даних. Топології мережі FC: точка-точка; керована петля; архітектура на основі комутаторів. Архітектура Fibre Channel. Стек протоколів Fibre Channel. П'ять рівнів мережі FC: FC-0 Фізичний; FC-1 Кодування; FC-2 Кадрування і сигналізації; FC-3 Загальних служб; FC-4 Відображення протоколів. Адресація в Fibre Channel. Глобальні імена. FC-кадр. Логічні типи портів. Середовище передачі даних. Інфраструктура FC. Логічні послідовності передавання даних. Класи служб, які підтримуються у Fibre Channel. Сфери застосування Fibre Channel. Література: [3, 4]. Завдання на СРС: Типи даних. Екосистема великих даних. Відмінності між структурованими та неструктурованими даними. Проблема зберігання неструктурованих даних та управління ними. Компоненти інтелектуальної системи зберігання даних. Особливості використання кеш-пам’яті. Типи інтелектуальних систем зберігання даних. Конкатенація дисків. Реалізація RAID програмними методами. Гаряче резервування. Властивості флеш-накопичувачів корпоративного класу. Порти системи комутації FC-SW. Три класи обслуговування в Fibre Channel. Типи реєстрації в системі комутації. Зонування в FC. Типи зонування. Топології FC SAN-мереж. |
Лабораторні заняття
№ | Назва лабораторної роботи | Кількість ауд. годин |
---|---|---|
1 | Лабораторна робота 1. Віртуалізація. Vagrant Ознайомитися з віртуалізацією обладнання. Використання Vagrant для створення та управління віртуальною машиною. |
2 |
2 | Лабораторна робота 2. Контейнеризація. Docker Ознайомитися з поняттям контейнеризація та мікросервісною архітектурою. Використання Docker для створення та запуску контейнерів. |
2 |
3 | Лабораторна робота 3. Контейнеризація. Docker. Робота з файловою системою Ознайомитися з поняттям контейнеризація та мікросервісною архітектурою. Використання Docker для створення контейнерів з файловою системою. |
2 |
4 | Лабораторна робота 4. Контейнеризація. Docker. Робота з мережею Ознайомитися з поняттям контейнеризація та мікросервісною архітектурою. Використання Docker для створення контейнерів та конфігурування різних типів мереж між ними. |
2 |
5 | Лабораторна робота 5. Оркестратори. Docker Compose Ознайомитися з поняттям оркестрація. Використання оркестратора Docker Compose для запуску багатоконтейнерних додатків. |
2 |
Самостійна робота студента
Очна форма
|
Назва теми, що виноситься на самостійне опрацювання | Кількість годин СРС |
---|---|---|
1 | Тема 1.1. Концепції надання ІТ-послуг | 2 |
2 | Тема 1.2. Аналіз тенденцій розвитку систем обробки інформації. | 3 |
3 | Тема 1.3. Сучасні концепції надання ІТ-послуг. | 3 |
4 | Тема 2.1. Обчислювальні системи. | 2 |
5 | Тема 2.2. Класифікація систем паралельної обробки. | 1 |
6 | Тема 2.3. Основи побудови мультипроцесорних систем | 1 |
7 | Тема 2.4. Сервери. | 2 |
8 | Тема 2.5. Архітектура систем зберігання даних. | 2 |
9 | Тема 3.1. Технологія Fibre Channel | 4 |
10 | Тема 3.2. Високошвидкісні мережі Ethernet | 4 |
11 | Тема 3.3. Обладнання мереж ІТ-інфраструктури. | 4 |
12 | Підготовка до модульних контрольних робіт | 8 |
13 | Підготовка до заліку | 12 |
48 |
Заочна форма
|
Назва теми, що виноситься на самостійне опрацювання | Кількість годин СРС |
---|---|---|
1 | Тема 1.1. Концепції надання ІТ-послуг | 8 |
2 | Тема 1.2. Аналіз тенденцій розвитку систем обробки інформації. | 8 |
3 | Тема 1.3. Сучасні концепції надання ІТ-послуг. | 8 |
4 | Тема 2.1. Обчислювальні системи. | 7 |
5 | Тема 2.2. Класифікація систем паралельної обробки. | 7 |
6 | Тема 2.3. Основи побудови мультипроцесорних систем | 7 |
7 | Тема 2.4. Сервери. | 7 |
8 | Тема 2.5. Архітектура систем зберігання даних. | 8 |
9 | Тема 3.1. Технологія Fibre Channel | 8 |
10 | Тема 3.2. Високошвидкісні мережі Ethernet | 8 |
11 | Тема 3.3. Обладнання мереж ІТ-інфраструктури. | 7 |
12 | Підготовка до екзамену | 17 |
100 |
Політика та контроль
Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Система вимог, які ставляться перед здобувачем освіти:
– відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу;
– на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом;
– на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу. Всі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;
– на лекціях забороняється використовувати ноутбуки та смартфони з метою, яка не стосується занять;
– лабораторні роботи проходять у формі комп’ютерного практикуму. Основним завданням циклу лабораторних занять є проведення експериментальних досліджень за відповідною тематикою;
– лабораторні роботи захищаються у два етапи – перший етап: студенти виконують завдання на допуск до захисту лабораторної роботи; другий етап – захист лабораторної роботи. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;
– модульні контрольні роботи пишуться на лекційних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.); двогодинна модульна контрольна робота поділяється на дві одногодинні (45 хв.), що проводяться на лекційних заняттях;
– заохочувальні бали виставляються за: активну роботу на лекціях; участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін; участь у конкурсах робіт; підготовку оглядів наукових праць; презентацій по одній із тем СРС дисципліни тощо. Кількість заохочуваних балів на більше 10;
– штрафні бали виставляються за: невчасну здачу лабораторних робіт. Кількість штрафних балів на більше 10.
Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО) (очна форма)
Рейтинг студента з дисципліни складається із балів, які він отримує за:
виконання та захист 12 лабораторних робіт ();
виконання двох модульних контрольних робіт (МКР) ();
заохочувальних (rз) та штрафних балів
(rш).
Критерії нарахування балів
Лабораторні роботи:
«відмінно» – повна відповідь на питання (не менше 90% потрібної інформації) та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 5 балів;
«добре» – достатньо повна відповідь на питання (не менше 75% потрібної інформації) та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 3 бали;
«задовільно» – неповна відповідь на питання (не менше 60% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 1 бал;
«незадовільно» – незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином протокол до лабораторної роботи – 0 балів.
За кожне запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну оцінка знижується на 1 бал (але не нижче 1 балу за кожну лабораторну роботу).
Модульні контрольні роботи:
«відмінно» – повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 20 балів;
«добре» – достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації), або повна відповідь з незначними помилками – 14 балів;
«задовільно» – неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 7 балів;
«незадовільно» – незадовільна відповідь (неправильний розв’язок задачі), потребує обов’язкового повторного написання в кінці семестру – 0 балів;
Заохочувальні бали:
– за активну творчу роботу на лекції 1 бал;
– за участь у модернізації однієї лабораторної роботи – 5 балів.
Міжсесійна атестація
За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 30 балів. На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 30х0,5 = 15 балів.
За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 50 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 50х0,5 = 25 балів.
Максимальна сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:
Необхідною умовою допуску до екзамену є виконання двох МКР не нижче, ніж на оцінку «задовільно», захист усіх 12 лабораторних робіт на оцінку не нижче, ніж «задовільно», і стартовий рейтинг не менше 50 балів.
Залік:
Студенти, які виконали всі умови допуску до семестрової атестації (не мають заборгованостей з лабораторних робіт, наявні усі електронні звіти) та набрали протягом семестру необхідну кількість балів (RD ≥ 60), отримують залікову оцінку (залік) так званим «автоматом» відповідно до набраного рейтингу (табл. 1, що наведена нижче). У такому разі до заліково-екзаменаційної відомості вносяться бали RD та відповідні оцінки.
Студенти, які набрали протягом семестру менше, ніж 60 балів, та не мають заборгованостей, зобов’язані виконувати залікову контрольну роботу.
На заліку студенти виконують письмову контрольну роботу. Кожне завдання містить чотири теоретичних питання. Перелік питань наведений у методичних рекомендаціях до засвоєння кредитного модуля. Кожне питання оцінюється у 25 балів.
Студентам, які протягом семестру набрали більш, ніж 60 балів, та виконали всі умови допуску, надається можливість виконувати залікову контрольну роботу з метою підвищення оцінки. В такому разі попередній рейтинг студента з кредитного модуля скасовується, і він отримує оцінку з урахуванням результатів залікової контрольної роботи (табл. 1, що наведена нижче).
Система оцінювання теоретичних питань:
«відмінно» – повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 21-25 балів;
«добре» – достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації, або незначні неточності) – 13-20 балів;
«задовільно» – неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації та деякі помилки) – 6-12 балів;
«незадовільно» – незадовільна відповідь – 0 балів.
Сума набраних балів RD або балів за залікову роботу переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею:
Таблиця 1. Переведення рейтингових балів до оцінок за університетською шкалою
Бали | Оцінка |
---|---|
95-100 | відмінно |
85-94 | дуже добре |
75-84 | добре |
65-74 | задовільно |
60-64 | достатньо |
Менше 60 | незадовільно |
Є не зараховані лабораторні роботи та/або виконання МКР на оцінку «незадовільно» | не допущено |
Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
– перелік теоретичних питань, які виносяться на семестровий контроль наведено в Додатку 1;
– передбачена можливість закривати частину лабораторного та лекційного матеріалу шляхом здобування сертифікатів з online курсів (наприклад, COURSERA) відповідних розділів та тем дисципліни;
– на початку семестру викладач аналізує існуючі курси по тематиці дисципліни та пропонує пройти відповідні безкоштовні курси студентам. Після отримання студентом сертифікату проходження дистанційних чи онлайн курсів за відповідною тематикою, викладач закриває відповідну частину курсу (лабораторні чи лекції) за попередньою домовленістю з групою.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено завідувачем кафедри, д.т.н., професором Роліком Олександром Івановичем
Ухвалено кафедрою АУТС (протокол № 1 від 27.08.2020 р.)
Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 1 від 02.09.2020 р.)
Додаток 1
Перелік теоретичних питань на залік з першої частини курсу
Поняття та визначення інформаційних технологій та ІТ-інфраструктури.
З якою метою бізнес використовує ІТ та ІТ-інфраструктуру.
Підвищення продуктивності виконання бізнес-процесів за рахунок автоматизації.
Поліпшення конкурентоспроможності завдяки раціональному використанню обчислювальних та телекомунікаційних ресурсів.
Зниження витрат на ведення бізнесу завдяки використанню ІТ.
Прискорення бізнес-інновацій шляхом інформатизації усіх аспектів ведення бізнесу. Інфраструктура дата-центра. Основні компоненти дата-центрів.
Основні характеристики дата-центрів. Управління дата-центрами.
Середовище дата-центрів.
Визначення впливу якості надання послуг ІТ-інфраструктури на ефективність ведення бізнесу в сучасних умовах.
Характер взаємозв’язків між компонентами різних рівнів ієрархії ІТ-інфраструктури.
Обчислювальні центри колективного користування.
Поява та повсюдне використання ПК.
Консолідація обчислювальних ресурсів у серверних приміщеннях або центрах оброблення даних.
Повсюдне використання технології віртуалізації.
Хмарні обчислення.
Grid-технології.
Мережі P2P.
Віртуалізація ресурсів.
Еволюція розвитку систем обробки інформації в ІТ-інфраструктурах корпоративного рівня.
Віртуалізація ресурсів та сервісів, що використовується в ІТ-інфраструктурах корпоративного рівня.
Концепція хмарних обчислень.
Переваги та недоліки хмарних обчислень.
Модель обслуговування «Все як послуга».
Найбільш поширені реалізації XaaS.
Обчислення на вимогу – "on-demand computing".
Особливості надання послуг за принципом utility computing.
Порівняння сучасних концепцій надання ІТ-послуг.
Комплексне надання ІТ-послуг.
Сервіси та служби хмарних обчислень, які надаються комерційними хмарами (на прикладі Amazon Web Services (AWS)).
Основні напрямки розробки обчислювальних систем.
Збіг операцій.
Паралельне виконання завдань.
Підвищення надійності і готовності обчислювальних систем.
Способи організації паралельної обробки.
Типи паралелізму.
Конвеєрна обробка.
Конвеєр команд та конвеєр операцій.
RISC-процесори.
Суперскалярні процесори.
Багатоядерні процесори.
Методи підвищення продуктивності процесорів завдяки архітектурним рішенням.
Способи організації паралельної обробки.
Багаторівневі конвеєри у RISC-процесорах.
Класифікація обчислювальних систем (за Флінном).
Поняття множинності потоків команд і даних.
Особливості систем ОКОД. Архітектура фон Неймана.
Блок-схема гарвардської архітектури комп'ютера.
Системи класу ОКОД.
Способи підвищення продуктивності систем класу ОКОД: використання конвеєра команд; перехід до RISC-мікроархітектури; множинність блоків виконання; кілька пристроїв дешифрування команд; використання кеш-пам'яті; передбачення переходів; гіпотетичне виконання команд.
Системи класу МКОД. Системи з магістральною обробкою інформації.
Підвищення продуктивності процесорів завдяки: застосуванню попередньої вибірки; використанню блока дешифрування команд; декількох блоків виконання; системи передбачення розгалужень (таблиця історії переходів, кеш розгалужень, стек адрес повернення, блок виконання переходів); гіпотетичне виконання команд.
Системи класу ОКМД.
Графічні процесори (GPU).
Закон Мура.
GPGPU використання графічного процесору для вирішення задач загального призначення.
Основні концептуальні відмінності CPU від GPU.
BrookGPU.
API CUDA.
Основні визначення CUDA. CUDA з апаратної точки зору.
Перспективи GPU.
Визначення апаратної специфіки графічних процесорів.
Особливості використання інструментальних засобів технології GPGPU для створення паралельних застосувань.
Системи класу MIMD.
Багатомашинні та багатопроцесорні обчислювальні системи.
Характер зв'язків у обчислювальних системах.
Обчислювальна система зі слабким зв'язком.
Багатомашинна обчислювальна система з прямим слабким зв'язком.
Обчислювальна система із сильним зв'язком.
Відмінності багатомашинних та мультипроцесорних систем.
Порівняльний аналіз багатомашинних обчислювальних систем з різними рівнями зв’язків.
Мультипроцесорні системи із спільною або розділеною в часі шиною. Переваги та недоліки структури зі спільною шиною.
Мультипроцесорні системи із перехресною комутацією. МПС з двома матрицями. Переваги та недоліки структури з перехресної комутацією.
Мультипроцесорні системи з багатовходовими ОЗП.
Симетрична мультипроцесорна система (SMP).
Переваги та недоліки симетричних мультипроцесорних систем.
SMP-система з декількома шинами.
Система з масовим паралелізмом (МРР).
Переваги та недоліки систем з масовим паралелізмом.
Приклад MPP-системи.
Архітектура NUMA.
Системи ccNUMA.
Система з розширюваним паралелізмом (SPP).
Переваги та недоліки систем з розширюваним паралелізмом.
Гіпервузлова система SPP.
Основні характеристики серверів: продуктивність; керованість; надійність; масштабованість.
Вертикальне та горизонтальне масштабування обчислювальних ресурсів.
Rack-сервери.
Переваги та недоліки Rack-серверів.
Блейд-сервери.
Фізична конструкція блейд-серверів.
Переваги та недоліки блейд-систем.
Особливості використання серверів, Rack- та блейд-серверів.
TWIN-сервери.
Переваги та недоліки TWIN-серверів.
Мікросервери.
Визначення обчислювального кластера.
Основні вимоги до кластерів.
Класифікація кластерів.
Кластери високої доступності.
Схеми побудови HA-кластера.
Кластери розподілу навантаження.
Обчислювальні кластери.
Конфігурації кластерів.
Кластери з розділеними дисками.
Схема побудови кластера «активний – резервний».
Кластери без поділу ресурсів.
Програмне забезпечення кластерів.
Переваги та недоліки кластерних систем.
Технології зберігання на базі серверо-центричної та інформаційно-центричної моделей.
Блокові системи.
Технологія SAN.
Складові SAN архітектури.
Основні типи портів в SAN. Технологія DAS.
Переваги та недоліки блокових СЗД.
Файлові системи.
Об’єктні системи.
Надання ресурсів зберігання даних.
Віртуальне надання ресурсів зберігання даних.
Дискові СЗД.
Характеристики дискового обладнання.
Апаратна структура дискової СЗД.
Компоненти RAID-масиву. RAID-контролер.
Методи RAID: чергування, зеркалювання, контроль парності.
Рівні RAID.
Шасі дискового масиву.
Функціонал дискової СЗД.
Стрічкові СЗД.
Компоненти та архітектура флеш-накопичувачів.
Високопродуктивні системи зберігання даних.
Топології мережі FC: точка-точка; керована петля; архітектура на основі комутаторів.
Архітектура Fibre Channel.
Стек протоколів Fibre Channel.
П'ять рівнів мережі FC: FC-0 Фізичний; FC-1 Кодування; FC-2 Кадрування і сигналізації; FC-3 Загальних служб; FC-4 Відображення протоколів.
Адресація в Fibre Channel. Глобальні імена.
FC-кадр.
Логічні типи портів.
Інфраструктура FC.
Логічні послідовності передавання даних.
Класи служб, які підтримуються у Fibre Channel. Сфери застосування Fibre Channel.
Фізичний рівень технології 100BASE-T.
Специфікація 100BASE-T4. Структура фізичного підрівня. Визначення конфліктів.
Метод кодування даних у 100BASE-T4.
Специфікація 100BASE-X.
Блочне кодування 4B/5B.
Специфікація 100BASE-TX.
Сутність кодування MLT-3.
Специфікація 100BASE-FX.
Сутність кодування NRZI.
Репітери для мереж 100 Мбіт/с.
Репітери класу I та класу II.
Особливості МАС-підрівня.
Архітектура Gigabit Ethernet.
Специфікація 1000BASE-X. Функціональна схема 1000BASE-X.
Кодування 8B/10B. Залежні від середовища підрівні 1000BASE-LX та 1000BASE-SX.
Специфікація 1000BASE-CX.
Специфікація 1000BASE-T.
Мультисегментні мережі Gigabit Ethernet.
Мережеві адаптери. Концентратори.
Переваги і недоліки мереж зі спільним середовищем, що розподіляється між комп’ютерами.
Комутовані локальні мережі.
Переваги логічної структуризації мережі ІТ-інфраструктури.
Мости та комутатори.
Алгоритм прозорого мосту.
П'ять процесів обробки кадру при його проходженні через міст: переспрямування кадрів; лавинне передавання; фільтрація кадрів; комутація з вивченням топології або самонавчанням; старіння таблиць MAC-адрес.
Топологічні обмеження комутаторів в ІТ-інфраструктурах.
Алгоритм побудови кістякового дерева.
Етапи побудови кістякового дерева.
Особливості комутаторів Ethernet.
Боротьба з перевантаженнями.
Характеристики продуктивності комутаторів.
Три режими комутації: з проміжним зберіганням; наскрізна комутація; комутація з контролем фрагментів.
Призначення та переваги віртуальних мереж.
Функціональні робочі групи.
Визначення членства у VLAN.
Створення VLAN на базі одного комутатора.
Створення VLAN на базі декількох комутаторів.
Формат кадра по стандарту IEEE 802.1Q.
Якість обслуговування у віртуальних мережах.
Рекомендації по розподілу трафіка на типи та призначенню пріоритетів.
Впорядкування кадрів.
Визначення пріоритетів.
Керування чергами.
Керування затримкою та пропускною здатністю.
Аспекти проектування VLAN.