Резервный вариант итоговой аттестационной работы по дисциплине «ОП.02 Архитектура аппаратных средств».
Выполняйте только если преподаватель назначил это задание. Срок сдачи сообщит преподаватель.
Вариант 1: Архитектура Enterprise-виртуализации и СУБД
Техническое задание и исходные данные проекта
Спроектируйте высоконагруженный 2-процессорный сервер базы данных (PostgreSQL / Redis) в корпусе 2U. Платформа: 2x AMD EPYC 9654 (Genoa, 96 ядер каждый) либо Intel Xeon 8480+, 24 канала памяти DDR5-4800 ECC Registered (1.5 ТБ ОЗУ), 8x NVMe накопителей PCIe 5.0 x4 U.2/E3.S, 2-портовый сетевой адаптер 100GbE.
1. Архитектурное обоснование платформы и топологии шин (макс. 6 баллов):
Обоснуйте выбор конфигурации 1DPC для DDR5, топологию межпроцессорного интерконнекта (Infinity Fabric / UPI), распределение 128 линий PCIe 5.0 между сетевыми платами и дисковыми пулами двух сокетов, опишите эффект NUMA-локальности памяти.
2. Инженерные расчеты пропускной способности памяти и дисковой подсистемы (макс. 2 балла):
Рассчитайте теоретическую и эффективную ПСП 24 каналов памяти DDR5-4800 (с учетом КПД 85%). Рассчитайте суммарный потенциал IOPS пула из 8 накопителей NVMe (по 1.5 млн IOPS на диск) и сопоставьте требуемую полосу пропускания с возможностями шины PCIe 5.0 x4.
3. Аудит и ликвидация скрытого дефекта питания и охлаждения (макс. 2 балла):
Симптом: Сервер самопроизвольно перезагружается под 100% нагрузкой СУБД. Температура процессоров в норме (68°C). Лог BMC фиксирует аварию «VRD Over-Temperature Fault». Локализуйте причину перегрева DrMOS VRM и предложите конструктивное решение.
Вариант 2: Кластерный вычислительный узел AI Training
Техническое задание и исходные данные проекта
Спроектируйте архитектуру сервера глубокого обучения больших языковых моделей (LLM Training). Состав узла: 2x CPU x86/ARM, 4x GPU-ускорителя NVIDIA H100 (TDP 450-700W), межчиповая коммутация NVLink 4, сетевой интерконнект InfiniBand NDR 400G с поддержкой GPUDirect RDMA.
1. Архитектурное обоснование интерконнекта и Scale-Out (макс. 6 баллов):
Обоснуйте, почему шина PCIe 5.0 x16 является узким горлышком для распределенной операции AllReduce, и какую роль играет коммутация NVSwitch. Опишите механизм GPUDirect RDMA для межузлового взаимодействия.
Рассчитайте суммарную потребляемую мощность узла (GPU, CPU, DDR5, PCIe-коммутаторы, мощные вентиляторы). Рассчитайте тепловыделение серверной стойки при размещении 8 таких узлов. Обоснуйте выбор системы охлаждения (DLC / In-Row).
3. Аудит и устранение скрытой аварии питания импульсными бросками (макс. 2 балла):
Симптом: Узел аварийно отключается блоком питания ровно в момент старта AllReduce. Средняя мощность 2400 Вт при двух БП по 2000 Вт в режиме 1+1. Объясните физику бросков токов тензорных ядер $dI/dt$ и сформируйте регламент решения.
Вариант 3: Мобильная инженерная станция повышенной надежности
Техническое задание и исходные данные проекта
Спроектируйте архитектуру портативной рабочей станции для аэродинамического и прочностного моделирования (CAD/CFD). Компоненты: CPU x86-64 PRO / ARM SoC, оперативная память LPDDR5X ECC, GPU NVIDIA RTX Ada Generation Mobile, шина Thunderbolt 4, лимит батареи 99.9 Вт*ч.
1. Архитектурное обоснование надежности и периферии (макс. 6 баллов):
Обоснуйте критическую необходимость аппаратной защиты памяти ECC для инженерных САПР-расчетов. Детализируйте протокол туннелирования Thunderbolt 4 (разделение шин PCIe 32 Гбит/с и видеопотока DisplayPort).
2. Инженерные расчеты полосы интерфейсов и автономности (макс. 2 балла):
Рассчитайте битрейт двух внешних мониторов 4K@60Hz и определите остаточную ПСП туннеля PCIe для внешнего NVMe накопителя. Рассчитайте автономность ноутбука от батареи 99.9 Вт*ч при нагрузке 150 Вт и при лимитированном профиле 70 Вт.
Симптом: Спустя 15 минут рендера процессор сбрасывает частоту до 800 МГц (BD PROCHOT), хотя датчики ядер показывают комфортные 72°C. Выявите причину перегрева силовых ключей цепей питания GPU и укажите способ устранения.
Вариант 4: Промышленный IoT-шлюз Edge Computing
Техническое задание и исходные данные проекта
Спроектируйте необслуживаемый периферийный вычислительный шлюз для насосной подстанции. Состав: гетерогенная SoC NXP i.MX 8M Plus (4x Cortex-A53 + Cortex-M7 RTOS + NPU), память LPDDR4 In-Line ECC, Flash pSLC eMMC, безвентиляторный корпус IP67, изолированные порты RS-485 и CAN.
1. Архитектурное обоснование гетерогенности и детерминизма (макс. 6 баллов):
Обоснуйте разделение задач между ядрами Linux (аналитика, Docker) и ядром реального времени Cortex-M7 (опрос полевых шин). Обоснуйте применение памяти pSLC eMMC и безвентиляторного конструктива Fanless.
2. Инженерные расчеты надежности MTBF и таймингов CAN (макс. 2 балла):
Рассчитайте суммарную интенсивность отказов $\lambda$ в FIT и наработку на отказ MTBF (в часах и годах). Рассчитайте загрузку шины CAN 2.0B (500 кбит/с) при циклическом опросе 10 датчиков кадрами по 130 бит каждые 10 мс.
Симптом: При пуске высоковольтного насоса шлюз зависает с Kernel Panic, а порт RS-485 выгорает. Вскройте схемотехническую ошибку заземления экрана витой пары с двух сторон и отсутствия изолированного DC-DC питания. Сформируйте регламент защиты.
✓ Данные успешно сохранены в локальном хранилище браузера