Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστικών Συστημάτων

General

Educational goals

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

Course Contents

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

Teaching Methods - Evaluation

Teaching Method
  • Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία (παράδοση, συζήτηση, επίλυση προβλημάτων).
  • Εργαστηριακές ασκήσεις
Teaching Organization
Activity Semester workload
Lectures52
Laboratory exercises26
Preparation for laboratory exercises26
Individual study and analysis of literature76
Total 180
Students evaluation

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.

Recommended Bibliography

Recommended Bibliography through "Eudoxus"
  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