Сценарий и дидактическая структура учебного занятия. Хронометраж: базовый регламент (80 минут) и сокращённый регламент (60 минут). Очное выполнение оцениваемых заданий предусмотрено в обоих сценариях.
| Тема занятия | Вычислительные системы. Классификация по потокам. Классификация по способу обработки потоков. Оценка производительности вычислительных систем |
|---|---|
| Дидактическая цель | Формирование у обучающихся устойчивых знаний по систематизации вычислительных комплексов (таксономия Флинна, организация памяти SMP/NUMA, кластеры), освоение методологии количественной оценки производительности (FLOPS, Linpack, MIPS) и математических моделей масштабируемости (законы Амдала и Густафсона-Барсиса). |
| Задачи занятия |
Обучающие: изучить классификацию ЭВМ по потокам команд и данных; выявить физические и архитектурные различия топологий памяти UMA и NUMA; освоить формулы расчета теоретической пиковой производительности $R_{peak}$ и метрики теста Linpack HPL; изучить законы масштабирования Амдала и Густафсона-Барсиса. Развивающие: развить навыки расчета пределов ускорения параллельных систем, выявления узких мест масштабирования (латентность интерконнекта, кэш-когерентность) и системного инженерного анализа. Воспитательные: сформировать профессиональную культуру обоснованного выбора вычислительных мощностей под прикладные задачи без избыточных аппаратных затрат. |
| Оценочная точка | Индивидуальный продукт: кейс классификации плюс тренировочная расчетная задача в интерактивном бланке zanyatie.html на 4 балла (корректность таблиц и расчетов — 2 б., объяснение принципов памяти и бенчмарков — 1 б., проверка кейса по варианту — 1 б.). Оцениваемая работа выполняется очно как в 80-минутном, так и в 60-минутном регламенте. |
| Оборудование | Персональный компьютер преподавателя с мультимедийным проектором, персональные компьютеры обучающихся с современным браузером, локальный методический комплекс HTML-материалов. |
| 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, проблематизация темы, постановка учебных задач | Приветствует учащихся, проверяет явку. Формулирует парадокс: почему 100 процессорных ядер не ускоряют программу в 100 раз? Ставит цели занятия. | Включаются в диалог, выдвигают гипотезы о блокировках и задержках памяти, записывают тему в тетради. | Устные ответы на проблемные вопросы преподавателя. |
| 2. Изложение нового материала 25 мин / 18 мин |
Формирование фундаментальных понятий о классификации ЭВМ и метриках быстродействия | Демонстрирует слайды 1–10 презентации. Излагает таксономию Флинна, принципы UMA vs NUMA, векторные расширения AVX-512/SVE, метрики FLOPS и дефекты MIPS, тест Linpack. В 60-мин регламенте акцентирует внимание на NUMA и Амдале. | Конспектируют матрицу Флинна, формулу $R_{peak}$, понятие фактора NUMA ratio и суть теста Linpack HPL. | Фронтальный экспресс-опрос по ходу изложения теории. |
| 3. Демонстрационный показ 10 мин / 7 мин |
Демонстрация методики расчетов $R_{peak}$, законов Амдала и Густафсона | Показывает на экране расчет пиковой мощности серверного узла ($64 \times 2.5 \times 32 = 5120$ GFLOPS) и сравнение ускорения при $s=0.05$ по Амдалу ($15.42\times$) и Густафсону ($60.85\times$). | Следят за расчетом, сверяют формулы Strong Scaling и Weak Scaling, задают уточняющие вопросы. | Правильность воспроизведения формул обучающимися. |
| 4. Самостоятельное практическое действие 20 мин / 15 мин |
Очное индивидуальное решение кейса в интерактивном бланке | Организует работу в zanyatie.html, распределяет варианты (1–4), консультирует индивидуально. Контролирует корректность подстановки $s$ и расчет эффективности $E$. |
Открывают zanyatie.html, вводят ФИО, заполняют матрицу Флинна, рассчитывают показатели $R_{peak}$ и решают аналитический кейс по своему варианту. |
Текущий контроль прогресса в интерактивной форме, автосохранение. |
| 5. Контроль и обратная связь 10 мин / 7 мин |
Коррекция типичных ошибок, критериальное оценивание решений | Проводит фронтальный разбор решений. Разбирает когнитивные ошибки (путаница UMA/NUMA, завышение ускорения по Амдалу), выставляет баллы по 4-балльной матрице. | Сопоставляют свои решения с эталоном преподавателя, защищают инженерные рекомендации по своему кейсу. | Выставление отметок по 4-балльной матрице за очный продукт. |
| 6. Итоговый этап и рефлексия 10 мин / 8 мин |
Подведение итогов занятия, рефлексия, инструктаж по резервному заданию | Подводит итоги первой части подготовки к итоговому контролю. Инструктирует по резервному domashnee_zadanie.html. Завершает занятие. |
Формулируют ключевые выводы. Экспортируют заполненный протокол в PDF. | Фиксация отметок в учебном журнале. |
zanyatie.html), конспект лекции (lekciya.html), мультимедийная презентация (prezentaciya.html), методическое руководство (metodicheskiy_material.html), технологическая карта (tehnologicheskaya_karta.html), резервное домашнее задание (domashnee_zadanie.html), закрытая оценочная рубрика (.rubrika.md).