Курс Вч 01234 представляет собой фундаментальный учебный модуль, направленный на ознакомление студентов с основами вычислительной техники, архитектурой современных компьютеров и принципами их работы. В рамках курса рассматриваются как теоретические, так и практические аспекты, включая работу с операционными системами, программирование низкого уровня и взаимодействие с аппаратным обеспечением.

Цели и задачи курса

• Понимание принципов функционирования современных компьютеров.
• Изучение архитектуры процессоров, памяти и периферийных устройств.
• Развитие навыков работы с операционными системами Windows, Linux и macOS.
• Освоение базовых навыков программирования на ассемблере и C.
• Разработка простых прикладных программ и драйверов.
• Понимание безопасности и защиты данных на уровне аппаратного обеспечения.

Структура курса

Теоретический блок

Теоретический блок состоит из 12 лекций, каждая из которых посвящена ключевому аспекту вычислительной техники.

1. Архитектура компьютера: процессор, память, I/O.
2. Модели вычислений: Von Neumann, Harvard.
3. Базовые принципы работы процессора: набор инструкций, регистры.
4. Память: DRAM, SRAM, Flash.
5. Периферийные устройства и шины: PCIe, USB, SATA.
6. Операционные системы: Windows, Linux, macOS.
7. Управление памятью: виртуальная память, страничная организация.
8. Параллелизм и многопоточность.
9. Безопасность на уровне аппаратного обеспечения.
10. Встроенные системы и микроконтроллеры;
11. Будущее вычислительной техники: квантовые компьютеры, нейронные сети.

Практический блок

Практический блок включает лабораторные работы, которые позволяют студентам применить полученные знания на практике.

• Разработка простого ассемблерного проекта (Hello World).
• Создание драйвера для USB-устройства.
• Настройка виртуальной машины на базе VirtualBox.
• Разработка программы на C, использующей системные вызовы Linux.
• Сборка и отладка простого операционного ядра.
• Работа с микроконтроллером STM32.

Проектная работа

Студенты разрабатывают собственный проект, объединяющий теоретические знания и практические навыки. Примерные темы:

• Разработка простого ОС на базе Linux.
• Создание драйвера для нового периферийного устройства.
• Разработка программного обеспечения для микроконтроллера.
• Исследование вопросов безопасности в IoT‑устройствах.

Оценка и контроль знаний

• Тесты по каждой лекции (30 %).
• Лабораторные работы (30 %).
• Проектная работа (30 %).
• Курсовая работа и защита (10 %).

Рекомендуемые ресурсы

• Книги:
  • К. Х. Карпентер – «Архитектура компьютеров».
  • Д. А. Керн – «Основы операционных систем».
  • Э. С. Хард – «Ассемблер и низкоуровневое программирование».
• Онлайн‑курсы:
  • Coursera – «Computer Architecture».
  • edX – «Operating Systems and You: Becoming a Power User».
  • Udemy – «Assembly Language Programming».
• Инструменты:
  • Microsoft Visual Studio Code – редактор кода.
  • GCC – компилятор C/C++.
  • NASM – ассемблер.
  • VirtualBox – виртуализация.
  • Arduino IDE – микроконтроллеры.
• Документация:
  • Microsoft Docs – https://docs.microsoft.com/ru-ru/
  • ARM Architecture Reference – https://developer.arm.com/documentation/

Связь с современными технологиями

Курс «Вч 01234» тесно связан с современными продуктами и сервисами Microsoft. Например, студенты могут использовать Microsoft 365 для совместной работы над проектами, Azure для развертывания облачных сервисов, а также Windows 11 и Surface для практических занятий по настройке и оптимизации систем.

В рамках лабораторных работ можно использовать Microsoft Copilot для ускорения написания кода и Microsoft Teams для организации групповых обсуждений и презентаций.

Курс Вч 01234 предоставляет студентам всестороннее понимание вычислительной техники, начиная от фундаментальных принципов и заканчивая практическими навыками работы с современными операционными системами и аппаратным обеспечением. Он готовит выпускников к успешной карьере в области разработки программного обеспечения, системной инженерии и исследований в области компьютерных наук.

Успехов в обучении и реализации проектов!