Сценарий и дидактическая структура практического занятия по сравнительному анализу процессоров под различные профили нагрузки. Хронометраж: базовый регламент (80 минут) и сокращённый регламент (60 минут). Очное выполнение оцениваемых заданий предусмотрено в обоих сценариях.
| Тема занятия | Законы Мура. Основные характеристики процессоров (Сравнительный анализ процессоров) |
|---|---|
| Дидактическая цель | Формирование у обучающихся умения производить расчётно-обоснованный выбор процессора под конкретный профиль нагрузки на основе анализа архитектурных характеристик (IPC, тактовая частота, кэш-память L3 / 3D V-Cache, SMT, P/E-ядра), расчёта ускорения параллельных систем по закону Амдала и сопоставления показателей энергоэффективности на ватт. |
| Задачи занятия |
Обучающие: освоить методику интерпретации синтетических и комплексных бенчмарков (Cinebench, Geekbench, SPEC, FPS 1% Low); научить вычислять ускорение $S(N)$ и асимптотический предел $S_{\max}$ по закону Амдала; научить рассчитывать удельную производительность на ватт (Perf/Watt); выявлять ключевые системные узкие места (Compute-bound, Memory-bound, Cache-bound, Single-thread bound). Развивающие: развить аналитическое мышление, способность критически оценивать рекламные параметры аппаратных платформ («мегагерцевый миф») и прогнозировать поведение систем при многопоточных вычислениях. Воспитательные: воспитать профессиональную аккуратность в расчетах, ответственное отношение к подбору дорогостоящего аппаратного обеспечения и культуру составления инженерной документации. |
| Оценочная точка | Индивидуальный продукт: проверочный протокол в интерактивном бланке zanyatie.html по открытой 4-балльной шкале (корректность таблиц и расчетов 2 б., объяснение архитектурных компромиссов 1 б., верификация варианта нагрузки 1 б.). Оцениваемые задания выполняются очно как в 80-минутном, так и в 60-минутном регламенте. |
| Оборудование | ПК преподавателя, мультимедийный проектор, экран, персональные компьютеры обучающихся с веб-браузером, локальный методический веб-комплект файлов (zanyatie.html, lekciya.html, prezentaciya.html, domashnee_zadanie.html). |
| Этап и время (80 / 60 мин) | Дидактическая задача | Деятельность преподавателя | Деятельность обучающихся | Контроль и фиксация результата |
|---|---|---|---|---|
| 1. Вводный этап 5 мин / 5 мин |
Организация внимания, постановка проблемного инженерного парадокса. | Приветствует обучающихся, отмечает явку, формулирует парадокс CS2: почему 8-ядерный процессор с частотой 5.0 ГГц обгоняет 24-ядерный 6.0 ГГц чип по плавности и 1% Low FPS? | Включаются в диалог, выдвигают гипотезы о роли кэша, задержек памяти и алгоритмов игрового движка. | Устные ответы, фиксация проблемного вопроса на слайде 1. |
| 2. Вводный инструктаж 10 мин / 7 мин |
Актуализация понятий, разбор бенчмарков, закона Амдала и критериев 4-балльной оценки. | Демонстрирует слайды 3–9: формула времени ЦП, компромиссы IPC vs GHz vs кэш, закон Амдала и формула пределов $S_{\max}$. Разъясняет 4 варианта прикладных профилей и критерии оценки (2+1+1). | Конспектируют формулу Амдала, анализируют архитектурные различия процессоров из матрицы, знакомятся с критериями. | Фронтальный опрос по формуле Амдала и различиям между синтетическими и реальными тестами. |
| 3. Демонстрационный показ 5 мин / 5 мин |
Демонстрация пошагового алгоритма решения расчетного кейса. | Показывает на доске расчет ускорения для $p = 0.85$ на 8 и 16 ядрах, рассчитывает показатель удельной энергоэффективности Perf/Watt (Cinebench Multi / TDP). | Следят за логикой математического расчета, фиксируют последовательность шагов и формулы в тетрадях/бланках. | Контрольные вопросы на понимание последовательной доли $(1 - p)$. |
| 4. Самостоятельная работа 40 мин / 30 мин |
Очное индивидуальное выполнение практических заданий и составление протокола. | Консультирует обучающихся, контролирует корректность математических расчетов в zanyatie.html, оказывает адресную методическую помощь. |
Заполняют интерактивный бланк: расчет энергоэффективности, заполнение матрицы Амдала по 3 профилям, составление протокола под свой вариант. | Индивидуальный мониторинг выполнения заданий в браузере с автосохранением. |
| 5. Контроль и проверка 15 мин / 10 мин |
Фронтальная проверка расчетных значений, разбор узких мест архитектуры и типичных ошибок. | Организует сверку расчетных данных ускорения $S(N)$ для офисного профиля ($p = 0.40$), киберспорта ($p = 0.70$) и рендеринга ($p = 0.95$), разбирает ошибки интерпретации TDP/PL2. | Сверяют результаты расчётов, аргументируют выбор процессора по своему варианту, защищают выводы по узким местам. | Публичная аргументация выбора чипа, фиксация правильных ответов. |
| 6. Итог занятия и ДЗ 5 мин / 3 мин |
Подведение итогов, оценивание, инструктаж по резервному заданию. | Выставляет оценки по открытой 4-балльной матрице, дает инструкцию по экспорту заполненного бланка в PDF, разъясняет статус резервного domashnee_zadanie.html. |
Экспортируют заполненный рабочий лист в PDF / распечатывают, задают вопросы, фиксируют итоговые баллы. | Сдача итоговых PDF-файлов отчётов преподавателю. |