Вычислительные системы и сети, облачные технологии

УДК 004.7 
ББК 32.971.3 
К47 
Рецензенты: 
академик АПК РФ, доктор технических наук Ю.И. Густов, 
профессор кафедры механизации строительства НИУ МГСУ;
кандидат технических наук, доцент А.Н. Дроздов, доцент кафедры 
механизации строительства НИУ МГСУ 
Клашанов, Ф.К.
К47   Вычислительные системы и сети, облачные технологии [Электронный ресурс] : учебнометодическое пособие / Ф.К. Клашанов ; Министерство науки и высшего образования Российской 
Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный 
университет, кафедра информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве. — 
Электрон. дан. и прогр. (0,9 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ, 2020. — Режим 
доступа: http://lib.mgsu.ru/. — Загл. с титул. экрана. 
ISBN 978-5-7264-2187-2 
В учебно-методическом пособии основное внимание уделено вопросам теории и разработки 
самостоятельной (контрольной) работы на базе теоретического материала по данной дисциплине. Приведены 
пояснения по выбору темы исследования и указания по выполнению самостоятельной (контрольной) работы; 
по содержанию пояснительной записки. Сформулированы требования и примеры оформления пояснительной 
записки, дан список рекомендуемой учебной, научной и нормативной литературы. Материал пособия 
составлен на основании открытой информации, опубликованной в соответствующих источниках. 
Для 
обучающихся 
магистратуры 
по 
направлениям 
подготовки 
09.04.01 
Информатика 
и 
вычислительная техника и 09.04.02 Информационные системы и технологии.
Учебное электронное издание 
© Национальный исследовательский 
Московский государственный 
строительный университет, 2020 

Редактор, корректор А.А. Космина 
Компьютерная вёрстка О.В. Суховой
Дизайн первого титульного экрана Д.Л. Разумного 
Для создания электронного издания использовано: 
Microsoft Word 2007, ПО Adobe Acrobat 
Подписано к использованию 19.04.2020. Объём данных 0,9 Мб. 
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования  
«Национальный исследовательский  
Московский государственный строительный университет» 
129337, Москва, Ярославское ш., 26 
Издательство МИСИ – МГСУ 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 13-71, (499) 188-29-75, (499) 183-97-95 
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru 

Оглавление 
ВВЕДЕНИЕ ..............................................................................................................................................  5 
1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ ...................................................................................  7
1.1. Электронные вычислительные машины ...................................................................................  7 
1.2. Классификация средств электронной вычислительной техники 
............................................  9 
1.3. Основные характеристики вычислительной техники 
..............................................................  10 
1.4. Классификация вычислительных систем 
..................................................................................  11 
1.5. Архитектура вычислительных систем ......................................................................................  12 
1.6. Многоядерные микропроцессоры 
..............................................................................................  14 
1.7. Вычислительная техника и её применение в строительной отрасли .....................................  15 
1.8. Технологии виртуализации ........................................................................................................  16 
1.9. Требования к программному обеспечению ..............................................................................  18 
2. ОСНОВЫ ОБЛАЧНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ........................................................................................  19
2.1. История и ключевые факторы развития 
....................................................................................  19 
2.2. Основные определения облачных вычислений 
........................................................................  20 
2.3. Облачные технологии и бизнес 
..................................................................................................  20 
2.4. Виды облачных вычислений ......................................................................................................  22 
2.5. Преимущества и недостатки облачных технологий ................................................................  24 
3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ (КОНТРОЛЬНОЙ) РАБОТЫ 
...................................................................  30 
3.1. Общие сведения о самостоятельной (контрольной) работе 
....................................................  30 
3.2. Рекомендуемые темы самостоятельных (контрольных) работ 
...............................................  30 
3.3. Разделы пояснительной записки 
................................................................................................  31 
3.4. Основные правила оформления пояснительной записки 
........................................................  31 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ....................................................................................................  34 
ПРИЛОЖЕНИЯ .......................................................................................................................................  36 

ВВЕДЕНИЕ 
Основной целью курса «Вычислительные системы и сети, облачные технологии» является 
формирование у студентов понимания важности применения и развития вычислительных систем, 
сетей и облачных технологий в современной строительной отрасли. Современное информационное 
общество нуждается как в объективной закономерности в высококвалифицированных специалистах, владеющих общими принципами построения вычислительных систем различных архитектур, 
организации и оценки характеристик составных элементов персональных компьютеров, принципами и технологиями организации систем передачи данных. Для удовлетворения современных потребностей строительной отрасли необходимо разобраться в следующих вопросах, которые с течением времени необходимо корректировать и приводить в соответствие с научно-техническими 
достижениями. 
1. Основные типы, структура и состав вычислительных систем. Оценка производительности 
вычислительных систем 
Анализ наиболее подходящих вариантов вычислительных систем в соответствии с заданными 
условиями. Определение состава и структуры вычислительной системы. Определение архитектуры системы, состава оборудования для каждой вычислительной машины. Характеристики коммуникационных каналов и схема взаимосвязи компонентов системы. Оценка производительности 
вычислительной системы в соответствии с заданным кругом задач, составом и структурой вычислительной системы. Определение требований к программному обеспечению, реализующему 
функционал заданного круга задач на конкретной вычислительной системе с определённым составом компонентов и внутренней структурой. 
Основные типы вычислительных систем, требования, предъявляемые к вычислительным системам. Взаимосвязь задач и требований к вычислительным системам. Структура и архитектура современных высокопроизводительных вычислительных систем. Основные компоненты, входящие 
в состав вычислительных систем. Взаимосвязь каждого компонента вычислительной системы с её 
производительностью. Основные приёмы оценки производительности вычислительных систем. 
Основные программные продукты, позволяющие проводить оценку вычислительных систем. 
Квантовые вычисления. Наиболее известные отечественные вычислительные системы, их характеристики и место в мировом топе вычислительных систем. Рассмотрение механизмов вычислительных систем. 
2. Требования к программному обеспечению. Средства администрирования вычислительной 
техники, многоядерные микропроцессоры 
Оценка конкретного типа многоядерного микропроцессора с точки зрения классификационных признаков, представленных в лекционном материале. Указание основных принципов, заложенных в его работу. Указание достоинств и недостатков представленного типа и области его 
применения. Моделирование работы стека и очереди. Разбор принципов, концепций, конкретных 
примеров для стандарта интерфейса обмена данными MPI и OpenMP. Современные беспроводные 
каналы связи, современные подходы к разработке структуры центральных и графических процессоров, современные шаблоны построения вычислительных систем. 
Основные требования, предъявляемые к программному обеспечению с целью максимально эффективного использования ресурсов вычислительной системы. Средства управления, администрирования и диагностики высокопроизводительных вычислительных систем. Многоядерные микропроцессоры — новейший этап развития параллельных вычислительных систем. Классификация, 
реализация параллельной обработки, особенности использования кэш-памяти. Три типа многоядерных микропроцессоров — асимметричные МП, симметричные МП, МП с исключительной многопроцессорностью. Их достоинства и недостатки. Современные сверхпроизводительные микропроцессоры. 
3. Рассмотрение общих принципов, заложенных в стандарт интерфейса обмена данными 
в параллельном программировании MPI и OpenMP 
Решение примеров по спектральному анализу входных сигналов вычислительной системы. Решение примеров для нахождения требуемой частоты дискретизации и необходимого количества 
двоичных разрядов ПФИ. Решение примеров из области помехоустойчивого кодирования, в част5