Παρουσίαση/Προβολή

Συμπληρωματικά Στοιχεία:

Η διδασκαλία του μαθήματος βασίζεται στα βιβλία:

"Αρχιτεκτονική Υπολογιστών: μια ποσοτική προσέγγιση" των J.L.Hennessy και D.A.Patterson, Κλειδάριθμός 2021. (Τίτλος πρωτοτύπου" "Computer Architecture: A Quantitative Approach", Elsevier/Morgan Kaufmann, 2020).

"Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών: η Διασύνδεση Υλικού και Λογισμικού" (A & B Τόμος), των D.A. Patterson, και J.L. Hennessy, Κλειδάριθμος, 2010. (τίτλος πρωτοτύπου: “Computer Organization and Design: the Hardware/Software Interface”, Elsevier/Morgan Kaufmann, 2010).

Περιγραφή

Οργάνωση Μαθήματος

Το μάθημα ανήκει στα Βασικά μαθήματα της δεύτερης κατεύθυνσης (Υπολογιστικά Συστήματα και Εφαρμογές) του Προπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών του τμήματος και διδάσκεται στο 5ο εξάμηνο σπουδών. Η διδασκαλία του μαθήματος περιλαμβάνει διαλέξεις στην αίθουσα και εργαστήριο. Στις διαλέξεις του μαθήματος, ο φοιτητής διδάσκεται τις βασικότερες τεχνικές για την αύξηση της απόδοσης ενός υπολογιστή: την παραλληλία σε επίπεδο εντολής (Instruction Level Parallelism, ILP) δίνοντας έμφαση στις τεχνικές διοχέτευσης (Pipelining) και την αξιοποίηση της ιεραρχίας μνήμης (Memory Hierarchy). Η διδασκαλία των παραπάνω τεχνικών γίνεται με βάση την αρχιτεκτονική συνόλου εντολών του μικροεπεξεργαστή MIPS, μια αρχιτεκτονική RISC με την οποία οι φοιτητές είναι ήδη εξοικειωμένοι αφού χρησιμοποιήθηκε και στα πλαίσια της διδασκαλίας του μαθήματος κορμού της Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών Ι.

Στόχοι

Ο στόχος αυτού του μαθήματος κορμού είναι ξεκινώντας από το βασικό υπόβαθρο της οργάνωσης και της αρχιτεκτονικής υπολογιστών που έχουν διδαχθεί οι φοιτητές στο μάθημα της Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών Ι, να λάβουν τις απαραίτητες γνώσεις σχετικά με βασικότερες τεχνικές για την αύξηση της απόδοσης των υπολογιστών και ειδικότερα την παραλληλία επιπέδου εντολής, τη διοχέτευση, τις κρυφές μνήμες και το σύστημα εισόδου και εξόδου.

Περιεχόμενο Μαθήματος

Γενικές αρχές διοχέτευσης, υλοποίηση διοχέτευσης στον επεξεργαστή MIPS, σχεδίαση διαδρομής δεδομένων με διοχέτευση, σχεδίαση μονάδας ελέγχου διοχέτευσης, κίνδυνοι δεδομένων, προώθηση, καθυστερήσεις, κίνδυνοι ελέγχου/διακλάδωσης, στατική πρόβλεψη διακλάδωσης, μείωση καθυστέρησης διακλαδώσεων, δυναμική πρόβλεψη διακλάδωσης, καθυστερημένη διακλάδωση, εξαιρέσεις και χειρισμός εξαιρέσεων στην διοχέτευση, βασικές έννοιες προηγμένης διοχέτευσης, παραλληλία επιπέδου εντολής, στατική και δυναμική πολλαπλή εκκίνηση, αξιοποίηση της ιεραρχίας της μνήμης, κρυφές μνήμες, μέτρηση και βελτίωση της απόδοσης της κρυφής μνήμης, εικονική μνήμη, αποθήκευση δίσκων και αξιοπιστία, δίαυλοι και διασυνδέσεις μεταξύ επεξεργαστών, μνήμης και συσκευών εισόδου/εξόδου, διασύνδεση συσκευών εισόδου/εξόδου με τον επεξεργαστή, τη μνήμη και το λειτουργικό σύστημα, σχεδίαση συστήματος εισόδου/εξόδου.

Βοηθήματα

Η διδασκαλία του μαθήματος βασίζεται στα βιβλία:

"Αρχιτεκτονική Υπολογιστών: μια ποσοτική προσέγγιση" των J.L.Hennessy και D.A.Patterson, Κλειδάριθμός 2021. (Τίτλος πρωτοτύπου" "Computer Architecture: A Quantitative Approach", Elsevier/Morgan Kaufmann, 2020).

"Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών: η Διασύνδεση Υλικού και Λογισμικού" (A & B Τόμος), των D.A. Patterson, και J.L. Hennessy, Κλειδάριθμος, 2010. (τίτλος πρωτοτύπου: “Computer Organization and Design: the Hardware/Software Interface”, Elsevier/Morgan Kaufmann, 2010).

Ανθρώπινο Δυναμικό

Δημήτρης Γκιζόπουλος, Καθηγητής (http://www.di.uoa.gr/~dgizop).