Παρουσίαση/Προβολή

(Κ14) -  Γκιζόπουλος Δημήτρης, Ξεργιάς Σπυρίδων

Περιγραφή Μαθήματος

Δημήτρης Γκιζόπουλος (Καθηγητής)
Check http://cal.di.uoa.gr and follow Twitter (@CalDiUoa) for the Computer Architecture Lab for News of our Research Group.

Το μάθημα ανήκει στα Υποχρεωτικά Μαθήματα Κορμού Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών του Προπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών του τμήματος και διδάσκεται στο 2ο εξάμηνο σπουδών. Στις διαλέξεις του μαθήματος, ο φοιτητής αρχικά διδάσκεται τις βασικές έννοιες της οργάνωσης και της τεχνολογίας των υπολογιστών ενώ μαθαίνει για τις σύγχρονες προκλήσεις της αρχιτεκτονικής υπολογιστών. Στην συνέχεια, διδάσκεται την αρχιτεκτονική συνόλου εντολών ως διασύνδεση ανάμεσα στο υλικό και το λογισμικό χρησιμοποιώντας ως όχημα για την συστηματική και σε βάθος διδασκαλία την αρχιτεκτονική συνόλου εντολών του MIPS, μια αρχιτεκτονική RISC. Σε αυτό το σημείο, ο φοιτητής διδάσκεται τις βασικές γνώσεις σχετικά με τον προγραμματισμό σε χαμηλότερο επίπεδο, στην συμβολική γλώσσα (assembly language). Ακολουθεί η αναλυτική παρουσίαση των εννοιών που σχετίζονται με την αξιολόγηση και την κατανόηση της απόδοσης ενός υπολογιστή. Στην συνέχεια, ο φοιτητής διδάσκεται σε βάθος την οργάνωση και την σχεδίαση του υπολογιστή για την υλοποίηση μιας αρχιτεκτονικής συνόλου εντολών σε επίπεδο συστήματος (χωρίς τεχνικές διοχέτευσης), ξεκινώντας από τα βασικά συστατικά του υλικού (λογικές πύλες και στοιχεία κατάστασης) που είδη γνωρίζει από το μάθημα της Λογικής Σχεδίασης. Τέλος, διδάσκονται οι βασικές αρχές της τεχνικής της διοχέτευσης (pipelining), τα σημαντικά της οφέλη από πλευράς απόδοσης καθώς και οι δυσκολίες της τεχνικής αυτής. Το μάθημα περιλαμβάνει και εργαστηριακό μέρος (στα εργαστήρια PC του τμήματος) το οποίο καλύπτει την αρχιτεκτονική συνόλου εντολών και τον προγραμματισμό στην συμβολική γλώσσα του μικροεπεξεργαστή MIPS. Το εργαλείο λογισμικού που χρησιμοποιείται είναι ο προσομοιωτής (simulator) και συμβολομεταφραστής (assembler) SPIM.

Το μάθημα περιλαμβάνει τις ακόλουθες ενότητες.

• Εισαγωγή, αφηρημένες έννοιες, και τεχνολογία των υπολογιστών.

• Αξιολόγηση της απόδοσης και μέτρα που χρησιμοποιούνται.

• Αρχιτεκτονικές συνόλου εντολών (Instruction Set Architectures) και ο μικροεπεξεργαστής MIPS.

• Συμβολική γλώσσα (assembly language) και γλώσσα μηχανής.

• Η διασύνδεση υλικού και λογισμικού. Από τις γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου στη γλώσσα μηχανής του υπολογιστή

• Αριθμητική υπολογιστών για ακεραίους και πραγματικούς αριθμούς (αναπαραστάσεις, πράξεις, εντολές και υλικό).

• Σχεδίαση κεντρικής μονάδας επεξεργασίας (CPU) χωρίς διοχέτευση. Διαδρομή δεδομένων (datapath) και μονάδα ελέγχου (control unit).

• Τα βασικά της σχεδίασης της CPU με διοχέτευση (pipelining).

Η διδασκαλία του μαθήματος βασίζεται στο βιβλίο «Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών: η Διασύνδεση Υλικού και Λογισμικού» 6η έκδοση των D.A. Patterson, και J.L. Hennessy, (μετάφραση και επιστημονική επιμέλεια στα ελληνικά: Δ.Γκιζόπουλος), Κλειδάριθμος (τίτλος πρωτοτύπου: “Computer Organization and Design: the Hardware/Software Interface”, Elsevier/Morgan Kaufmann).

Οι διαφάνειες του μαθήματος βασίζονται στις διαφάνειες του πρωτότυπου βιβλίου (μετάφραση, επιμέλεια και προσθήκες από το διδάσκοντα Δ.Γκιζόπουλο).

Η βαθμολογία του μαθήματος προκύπτει από τη βαθμολογία του γραπτού με συντελεστή βαρύτητας 70% και τη βαθμολογία του εργαστηρίου με συντελεστή βαρύτητας 30%. Και στο γραπτό και στο εργαστήριο ο ελάχιστος προβιβάσιμος βαθμός είναι το 5.

Ημερομηνία δημιουργίας

Τρίτη 2 Δεκεμβρίου 2