Архитектура и алгоритмы

Магистратура 2026/2027

Статус: Курс обязательный (Цифровой инжиниринг в телекоммуникациях)

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 1-3 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Князев Кирилл Григорьевич

Язык: русский

Кредиты: 9

Контактные часы: 80

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Дисциплина обеспечивает целостное понимание архитектурных и алгоритмических основ создания встроенных и сетевых программно-аппаратных решений. Блок по микропроцессорным системам раскрывает принципы организации вычислительных устройств, модель процессора, уровни памяти, шины ввода-вывода, вопросы микропроцессорной архитектуры и проектирования аппаратной части встроенных систем. Практические занятия включают разбор архитектур современных процессорных семейств, организацию прерываний, управление энергопотреблением и аспекты аппаратно-программной отладки. Блок операционных систем и структур данных фокусируется на механизмах планирования процессов и потоков, управлении памятью, синхронизации, файловых подсистемах, а также на ключевых структурах данных и алгоритмах (списки, деревья, хеш-таблицы, графы, алгоритмы поиска и сортировки). Раздел паттернов программирования посвящён проектным приёмам и шаблонам для устойчивой, сопровождаемой архитектуры ПО: порождающие, структурные и поведенческие паттерны в контексте систем реального времени и мультисервисных телеком-приложений. Курс сочетает лекции, практические лаборатории и проектный модуль по реализации и оптимизации программного компонента для целевой аппаратной платформы. Курс заканчивается экзаменом.

Цель освоения дисциплины

Целевой установкой курса является формирование у магистрантов целостной научно‑технической картины взаимодействия аппаратного и программного уровней в телекоммуникационных системах, а именно: развитие способности к системному анализу архитектурных решений с учётом требований к надёжности, масштабируемости и детерминированности времени отклика
Освоение методологии выбора и адаптации алгоритмов и структур данных для задач обработки телекоммуникационного трафика и управления сетевыми ресурсами. Приобретение навыков применения паттернов проектирования при разработке программных компонентов для встроенных и распределённых систем, в том числе функционирующих в режиме реального времени
формирование компетенций по инструментальному анализу производительности и отладке взаимодействия программных модулей с аппаратной платформой; выработка умений формализовать технические требования к программно‑аппаратным решениям и обосновывать архитектурные компромиссы (например, между скоростью обработки и энергопотреблением, между детерминизмом и гибкостью управления).

Планируемые результаты обучения

Понимание особенности архитектур, применяемых в телеком‑оборудовании (сетевые процессоры, DSP, FPGA, ASIC).
Умение анализировать архитектурные компромиссы: RISC vs CISC, SIMD‑инструкции, многоядерность, аппаратная поддержка параллелизма.
Умение анализировать задержи и детерминизм в контексте требований к качеству обслуживания (QoS) и гарантированной доставке пакетов.
Понимание механизмов планирования процессов и потоков, управление памятью (виртуальная память, MMU, DMA), синхронизация и примитивы параллелизма (мьютексы, семафоры, условные переменные).
Применение алгоритмов в телекоммуникационных задачах: маршрутизация (алгоритмы Дейкстры, Беллмана‑Форда), управление очередями (RED, WFQ), обработка сигналов (БПФ, фильтрация), сжатие данных.
Понимание алгоритмов поиска, сортировки, хеширования, динамического программирования.