Οργάνωση υπολογιστών

Πανεπιστήμιο Κρήτης

Επιστήμης Υπολογιστών

Έτος: 2014

Διδάσκων: Μανόλης Κατεβαίνης

Περιγραφή Μαθήματος

Η γλώσσα Assembly και η γλώσσα μηχανής, σαν το μοντέλο αφαίρεσης που το hardware παρουσιάζει προς το software. Παράδειγμα: ένα υποσύνολο αυτών των γλωσσών του επεξεργαστή MIPS. Στοιχειώδεις γνώσεις προγραμματισμού σε Assembly: if-then-else, βρόχοι, πίνακες, pointers, διαχείριση στοίβας και κλήση διαδικασιών. Υλοποίηση επεξεργαστή χρησιμοποιώντας καταχωρητές, πολυπλέκτες, αθροιστές, ALU's, μνήμες, συνδυαστική λογική, και FSM. Σχεδίαση του datapath. Σχεδίαση της μονάδας ελέγχου. Διακοπές-Εξαιρέσεις. Εισαγωγή στην τεχνική της ομοχειρίας (pipelining). Επίδοση (ταχύτητα) υπολογιστών, CPI και συναφείς εξισώσεις. Σύστημα Μνήμης: Εισαγωγή στις κρυφές μνήμες. Εικονική μνήμη. Καταστάσεις χρήστη-πυρήνα, κάλεσμα λειτουργικού συστήματος, προστασία. - Περιφερειακές Συσκευές και η επικοινωνία τους με την κεντρική μονάδα. Απεικόνιση I/O σε διευθύνσεις μνήμης. Επικοινωνία με δειγματοληψία και με διακοπές. DMA. - Προχωρημένα θέματα: Πολυπύρηνοι υπολογιστές, Συνοχή (Coherence) κρυφών μνημών, εκτέλεση εντολών εκτός σειράς, Πολυνημάτωση, GPGPU's.

Video-Διαλέξεις

Διάλεξη 01: Περιγραφή του μαθήματος

Διάλεξη 02: Βασική λειτουργία του υπολογιστή

Διάλεξη 03: Γλώσσες μηχανής, καταχωρητές, RISC, MIPS

Διάλεξη 04: Assembly

Διάλεξη 05: Immediates, καταχωρητής μηδέν, σύνθεση άλλων πράξεων

Διάλεξη 06: Προσομοιωτές, SPIM

Διάλεξη 07: Οδηγίες προς τον assembler

Διάλεξη 08: Διακλαδώσεις υπό συνθήκη

Διάλεξη 09: Strings

Διάλεξη 10: Οι εντολές load και store

Διάλεξη 11: Πίνακες

Διάλεξη 12: Χρήσεις του addressing mode του MIPS

Διάλεξη 13: Αρχιτεκτονικές byte addressable

Διάλεξη 14: Περιορισμοί ευθυγράμμισης

Διάλεξη 15: Τι είναι οι Μηχανές Big-Endian και Little-Endian;

Διάλεξη 16: Τι θα συμβεί αν τρέξουμε το πρόγραμμα σε έναν επεξεργαστή

Διάλεξη 17: Format εντολών του MIPS (γλώσσα μηχανής)

Διάλεξη 18: Κωδικοποίηση μεταβλητού μήκους

Διάλεξη 19: Προορισμός διακλαδώσεων PC-relative

Διάλεξη 20: Εντολή Jump και διεύθυνση προορισμού της

Διάλεξη 21: Κάλεσμα διαδικασιών, χρήση και σώσιμο καταχωρητών

Διάλεξη 22: Πρόγραμμα συνδεδεμένης λίστας και διαδικασιών αρχείο

Διάλεξη 23: Μια απλή υλοποίηση του MIPS σε 1 κύκλο ρολογιού ανά εντολή

Διάλεξη 24: Επανάληψη

Διάλεξη 25: Ομοχειρία (διοχέτευση) (α)

Διάλεξη 26: Ομοχειρία (διοχέτευση) (β)

Διάλεξη 27: Επίδοση επεξεργαστών, CPI

Διάλεξη 28: Κρυφές μνήμες και η επίδοσή τους

Διάλεξη 29: Κρυφές μνήμες και η επίδοσή τους (β)

Διάλεξη 30: Εικονική μνήμη

Διάλεξη 31: Μονάδες εισόδου/εξόδου (Ι/Ο) - Σύνδεσμοι/αρτηρίες - DΜΑ

Διάλεξη 32: Συνoχή κρυφών μνημών, προχωρημένοι επεξεργαστές

Διάλεξη 33: Επαναληπτικό μάθημα