Οργανωση και Αρχιτεκτονικη Υπολογιστικων Συστηματων

Αρχική
Βιογραφικό
Έρευνα
Δημοσιεύσεις
Προπτυχιακά Μαθήματα
1304 - Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστικών Συστημάτων
1744 - Προηγμένες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών και Προγραμματισμός Παράλληλων Συστημάτων
1802 - Αρχές και Μέθοδοι Μηχανικής Μάθησης
1947 - Προηγμένη Μηχανική Μάθηση
Μεταπτυχιακά Μαθήματα
Ερευνητικά Προγράμματα

Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Ηλεκτρονικών Συστημάτων
Διεθνές Πανεπιστήμιο Ελλάδος

Βιβλία
Βιβλία:

Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστικών Συστημάτων [3ο εξάμηνο]


Κωδικός μαθήματος 1304. Εξάμηνο: 3ο Υποχρεωτικό Μάθημα. Γνωστική Περιοχή: Ενσωματωμένα - Υπολογιστικά Συστήματα (ΕΥΣ). Προτεινόμενα προαπαιτούμενα μαθήματα: (1103) Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών


Ο σκοπός του μαθήματος είναι να παρέχει στον φοιτητή την δυνατότητα κατανόησης της δομής και την λειτουργίας ενός σύγχρονου σειριακού υπολογιστικού συστήματος. Ξεκινώντας από τον βασική οργάνωση του υλικού το μάθημα εισάγει τον φοιτητή στην βασική σχεδίαση του υλικού. Το μάθημα αυτό παρέχει, επίσης την υποδομή στην εκτίμηση της απόδοση υπολογιστικών συστημάτων και των μονάδων τους. Στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος γίνεται εισαγωγή στον προγραμματισμό μικροεπεξεργαστών και σε προγραμματισμό μικροελεγκτών. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο φοιτητής θα είναι σε θέση:

  • Να γνωρίζει τα βασικά δομικά στοιχεία ενός υπολογιστή
  • Να κατανοεί τη διαλειτουργικότητα και τη σημασία των δομικών συστατικών ενός υπολογιστή και να κατανοεί τη λειτουργία γλωσσών χαμηλού επιπέδου
  • Να υλοποιεί προγραμματισμό σε γλώσσα assembly
  • Να αναλύει τα αρχιτεκτονικά συστατικά ενός υπολογιστικού συστήματος και να συνθέτει τις κατάλληλες αρχιτεκτονικές λύσεις για την αντίστοιχη εφαρμογή
  • Να αξιολογεί την επίδοση ενός υπολογιστικού συστήματος

Τα θέματα που καλύπτονται είναι:
  • Ιεραρχική Αρχιτεκτονική Σειριακού Υπολογιστή : Μονάδες, ενέργειες, δομές διασύνδεσης(δίαυλοι)
  • Mνήμη cache: Περιγραφή των συστημάτων μνήμης, Βασικές έννοιες σχετικές με τη cache, Σχεδιασμός και οργάνωση μνήμης cache.
  • Κύρια μνήμη : Φυσική και λογική οργάνωση κύριας μνήμης. Σύνδεση cache και κυρίας μνήμης
  • Σύστημα εισόδου-εξόδου: Εξωτερικές μονάδες, υπομονάδες Ι/Ο, Ι/Ο μέσω διακοπών, I/Ο μέσω προγραμματισμού, απευθείας πρόσβαση στη μνήμη (DMA)
  • Εξωτερική μνήμη: Μαγνητικοί δίσκοι, συστήματα RAID, οπτικοί και ηλεκτρονικοί δίσκοι
  • Γλώσσα μηχανής : Δομή, ρεπερτόριο εντολών, τελεστές, πράξεις, σχήματα εντολών, σχήματα διευθυνσιοδότησης
  • Κεντρική Μονάδα επεξεργασίας: Οργάνωση ΚΜΕ, οργάνωση καταχωρητών, ταξινομήσεις αρχιτεκτονικών, κύκλος απόκτησης-εκτέλεσης, σωλήνωση εντολών, πρόβλεψη αλλαγής ροής, σύντομη περιγραφή των αρχιτεκτονικών RISC και CISC
  • Μονάδα ελέγχου: Μικρό πράξεις, έλεγχος του επεξεργαστή, υλοποίηση με hardware, υλοποίηση με μικροπρόγραμμα
  • Παραδείγματα υλοποίησης των παραπάνω σε υπαρκτά συστήματα


Εξεταστέα ύλη Θεωρίας:

Χειμερινό Εξάμηνο 2019-20

  • Από τις διαφάνειες:
    • Εισαγωγή, Διάλεξη 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, και 8. Από τις διαφάνειες της Διάλεξης 8 εξαιρείται το υποκεφάλαιο 5.5
  • Από το βιβλίο W. Stallings, "Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών" (10η έκδοση)
    • Κεφάλαιο 1 (όλο)
    • Κεφάλαιο 2 (όλο)
    • Κεφάλαιο 3 (όλο)
    • Κεφάλαιο 4 (όλο)
    • Κεφάλαιο 5 (όλο εκτός από κεφάλαιο 5.5)
    • Από το Κεφάλαιο 6 μόνο 6.1, 6.2

Διαλέξεις και Υλικό Θεωρίας:

Εισαγωγή, οργάνωση της ύλης, στόχοι

Διάλεξη 1: Αρχιτεκτονική υπολογιστών, δομή και οργάνωση

Διάλεξη 2: Εξέλιξη της Αρχιτεκτονικής, ο νόμος του Moore, Μικροεπεξεργαστές, IoT

Διάλεξη 3: Αρχιτεκτονική ARM, Υπολογιστική Νέφους, μέτρηση απόδοσης, ο νόμος του Amdahl

Διάλεξη 4: Κύκλος εκτέλεσης εντολών, διακοπές, ο δίαυλος (bus)

Διάλεξη 5: Οι δίαυλοι QPI και PCI express, συστήματα μνήμης

Διάλεξη 6: Ιεραρχία της μνήμης, αρχές και λειτουργία της κρυφής μνήμης (cache)

 
Οργάνωση της cache (αρχείο excel)
 

Διάλεξη 7: Cache - Πολιτικές αντικατάστασης και εγγραφής, Κύρια μνήμη - DRAM, SRAM, SDRAM και DDR

Διάλεξη 8: Εξωτερική μνήμη, η μνήμη Flash, μαγνητικοί δίσκοι, το σύστημα RAID

 
Η μνήμη Flash (παρουσίαση pptx)
 

Διάλεξη 9:

Διάλεξη 10:

Διάλεξη 11:


Εργαστηριακές Ασκήσεις:

Ιστοσελίδα Εργαστηρίου

Αξιολόγηση:

  • Γραπτή τελική εξέταση η οποία συνεισφέρει 70% στον τελικό βαθμό του μαθήματος
  • Εξάσκηση στο Εργαστήριο που συνεισφέρει 30% στον τελικό βαθμό.
    ΠΡΟΣΟΧΗ! Το 30% του τελικού βαθμού στο Εργαστηριακό μέρος του μαθήματος προστίθεται στο 70% του τελικού βαθμού στο Θεωρητικό μέρος του μαθήματος, μόνο στην περίπτωση που ο φοιτητής/τρια έχει τις αναγκαίες παρουσίες στο Εργαστήριο και βαθμό τουλάχιστον 4.

Βιβλιογραφία

  1. Stallings William, "Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών", ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 10η Έκδοση/2016, ISBN: 978-960-418-580-1, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 59386815
  2. ANDREW S. TANENBAUM, "Η ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ: ΜΙΑ ΔΟΜΗΜΕΝΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ", ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, Έκδοση: 4η/2000, ISBN: 960-209-403-6, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 13759
  3. Hennessy John L. και Patterson David A. "Αρχιτεκτονική Υπολογιστών", ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 4η Έκδοση/2011, ISBN: 978-960-418-326-5, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 18548925

[Αρχική] [Βιογραφικό] [Έρευνα] [Δημοσιεύσεις] [Προπτυχιακά Μαθήματα] [Μεταπτυχιακά Μαθήματα] [Ερευνητικά Προγράμματα]