Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστικών Συστημάτων

Γενικά

Μαθησιακά Αποτελέσματα

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

Περιεχόμενο Μαθήματος

Περιεχόμενο μαθήματος

  • 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

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι - Αξιολόγηση

Τρόπος Παράδοσης
  • Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία (παράδοση, συζήτηση, επίλυση προβλημάτων).
  • Εργαστηριακές ασκήσεις
Οργάνωση Διδασκαλίας
Δραστηριότητα Φόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις52
Εργαστηριακές ασκήσεις26
Προετοιμασία για τις εργαστηριακές ασκήσεις26
Ατομική Μελέτη και ανάλυση βιβλιογραφίας76
Σύνολο 180
Αξιολόγηση φοιτητών

Γραπτή τελική εξέταση στο Θεωρητικό Μέρος του μαθήματος (70%)
Εξάσκηση στο Εργαστήριο (30%), η οποία περιλαμβάνει :
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 5.0.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος "Εύδοξος"
  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