Дисциплина: ОП.02 Архитектура аппаратных средств
Тема: Раздел 1. Практическая работа №1. Анализ конфигурации вычислительной машины (§2.2 с.8 программы)
Учебное заведение: Московский международный колледж цифровых технологий «Академия TOP»
Трудоемкость: 2 академических часа (основной сценарий — 90 минут, сокращенный сценарий — 60 минут)
Данное занятие является первой практической работой дисциплины. Его ведущая дидактическая цель — трансформировать бытовое представление студентов («компьютер состоит из материнки, процессора и видюхи») в строгое системно-инженерное понимание вычислительной машины как сбалансированного комплекса взаимосвязанных подсистем с определенной топологией шин, тепловыделением, пропускной способностью и совокупной стоимостью владения (TCO).
| Этап и время | Содержание и действия преподавателя | Действия и формы работы студентов |
|---|---|---|
| 1. Оргмомент 3 мин (00–03) |
Приветствие, фиксация явки, проверка готовности ПК и локальной сети аудитории, объявление темы и регламента. | Авторизация в системе, открытие интерактивного бланка zanyatie.html, заполнение ФИО и группы. |
| 2. Мотивационный блок и актуализация 7 мин (03–10) |
Фронтальный блиц-опрос: «Что произойдет, если в материнскую плату H610 установить Core i9-14900K?», «В чем разница между ECC и non-ECC?», демонстрация слайдов 1–3. Разбор закона Амдала и концепции «узкого горлышка» (Bottleneck). | Участие в диалоге, анализ провокационных кейсов, формулирование критериев системного баланса. |
| 3. Инженерный разбор архитектуры компонентов 20 мин (10–30) |
Интерактивная лекция-разбор с опорой на схемы узлов:
|
Конспектирование ключевых формул, фиксация граничных значений пропускной способности, работа с конспектом lekciya.html. |
| 4. Инструктаж по практической работе 5 мин (30–35) |
Демонстрация интерфейса zanyatie.html. Распределение 4 прикладных вариантов. Инструктаж по критериям оценивания рубрики (4-балльная шкала). Пояснение механизма автосохранения в localStorage. |
Выбор и фиксация номера своего варианта, ознакомление с техническим заданием варианта. |
| 5. Самостоятельный анализ конфигурации 40 мин (35–75) |
Индивидуальное консультирование, мониторинг работы, фасилитация инженерного анализа. Контроль точности расчетов ПСП и энергобаланса. Предотвращение типовых ошибок подбора. | Самостоятельное выполнение заданий:
|
| 6. Защита решений и перекрестный разбор 10 мин (75–85) |
Организация перекрестной экспресс-защиты: по одному студенту от каждого варианта представляют свои аргументы у доски/проектора. Преподаватель выступает в роли «заказчика-скептика». | Публичная аргументация выбора, ответы на вопросы сокурсников, выявление альтернативных компромиссов. |
| 7. Подведение итогов, рефлексия 5 мин (85–90) |
Оценка работы группы по рубрике, фиксация типичных недочетов, пояснение статуса резервного домашнего задания, завершение занятия. | Самопроверка по чек-листу, сохранение бланка или экспорт в PDF через печать браузера. |
| Этап и время | Оптимизированное содержание | Методические акценты |
|---|---|---|
| 1. Оргмомент и постановка задачи 4 мин (00–04) |
Входной контроль, выдача вариантов, открытие интерактивного бланка. | Минимум вступительных речей, немедленный переход к бланкам. |
| 2. Экспресс-разбор ключевых узлов 12 мин (04–16) |
Сжатый обзор архитектурных зависимостей: CPU-VRM-TDP, DDR Channels, PCIe Lanes, NVMe vs SATA. | Фокус только на параметрах, напрямую задействованных в расчетных таблицах. |
| 3. Самостоятельная работа 32 мин (16–48) |
Студенты заполняют аналитические поля по 4 вариантам, преподаватель адресно помогает отстающим. | Интенсивный темп, расчеты проводятся по формулам без развернутых эссе. |
| 4. Блиц-проверка и защита 8 мин (48–56) |
Сравнение полученных значений с эталонными параметрами на общем экране. | Фронтальная сверка критических метрик (TDP, RAM Bandwidth, PCIe lines). |
| 5. Итоги и рефлексия 4 мин (56–60) |
Резюме занятия, выставление отметок в журнал по закрытой рубрике. | Фиксация статуса в localStorage. |
Центральный процессор определяет топологию всей платформы. Преподавателю важно акцентировать внимание студентов на различии между номинальным TDP и реальным пиковым энергопотреблением в режимах Turbo Boost (Intel PL2 / AMD PPT):
| Типовая ошибка студента | Причина и ошибочное суждение | Педагогический прием и контрмера |
|---|---|---|
| Несоответствие VRM и TDP процессора | Студент смотрит только на сокет («сокет подходит, значит заработает») и выбирает младшую плату (H610/A520) для процессоров с TDP 125–253 Вт. | Задать вопрос: «Какой ток потечет через транзисторы при мощности 200 Вт и напряжении 1.2 В? Выдержит ли текстолит без охлаждения ток 160 Ампер?». Показать график троттлинга VRM. |
| Игнорирование многоканального режима ОЗУ | Выбирается один модуль 32 ГБ вместо комплекта 2×16 ГБ («так проще потом добавить»). | Показать расчет пропускной способности шины памяти: $Bandwidth = 64 \text{ бит} \times \text{MT/s} \times \text{Каналы} / 8$. Указать на падение производительности встроенного GPU и многопоточных вычислений на 30–50%. |
| Путаница между On-Die ECC и серверным ECC | Студент утверждает, что «в DDR5 уже есть ECC, поэтому серверная память не нужна». | Объяснить физику: On-Die ECC исправляет ошибки только внутри кремниевого кристалла DRAM при сверхплотной литографии, но пакет данных по шине до контроллера идет без защиты. Сервер требует 72-битную шину с Side-Band ECC. |
| Выбор потребительских компонентов в сервер БД | Установка клиентского NVMe SSD (без DRAM-буфера, QLC-память, низкий ресурс TBW) и одиночного БП без резервирования. | Разбор понятия MTBF и TCO. Расчет исчерпания ресурса TBW: при записи 1 ТБ логов СУБД в сутки клиентский накопитель выйдет из строя за несколько месяцев с потерей бизнеса предприятия. |
| Подбор блока питания «впритык» | Суммирование паспортных TDP без учета КПД, перегрузок и пусковых токов вентиляторов/дисков. | Разбор переходных процессов (Transient spikes в видеокартах до 200% от TDP длительностью 1–10 мс). Введение обязательного инженерного запаса 30–50%. |