3365 Οργάνωση Συστημάτων Υπολογιστών

Υποχρεωτικό Μάθημα Πυρήνα, Γ’ εξάμηνο, 7 μονάδες ECTS

Διδάσκων: Επίκουρος Καθηγητής Σπυρίδων Βούλγαρης

URL: https://eclass.aueb.gr/courses/INF103/

Περιεχόμενο

Ιστορική αναδρομή. Εισαγωγή στη δομή και λειτουργία του υλικού υπολογιστών. Οργάνωση και δομή κύριας μνήμης, αποθήκευση και παράσταση δεδομένων. Προγραμματισμός στο επίπεδο γλώσσας μηχανής και συμβολικής γλώσσας. Συμβολική γλώσσα υπολογιστών MIPS32. Εντολές υπολογιστών και μέθοδοι προσδιορισμού των διευθύνσεων της κύριας μνήμης. Αριθμητική υπολογιστών (ακέραιη και κινητής υποδιαστολής). Καλωδιωμένες και μικροπρογραμματιζόμενες μονάδες ελέγχου. Διοχέτευση και κίνδυνοι. Λειτουργία και έλεγχος των περιφερειακών συσκευών, μαγνητικές και οπτικές συσκευές. Δευτερεύουσα μνήμη, κρυφή μνήμη και ιεραρχία μνήμης. Παγίδες, διακοπές και συστήματα ελέγχου εισόδου/εξόδου. Δίαυλοι και περιφερειακοί επεξεργαστές και υπολογιστές. Βασικό λογισμικό συστημάτων ενός χρήστη (συμβολομεταφραστές, φορτωτές, συνδέτες κ.ά.).

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση:

Να κατανοούν και να περιγράφουν τη δομή ενός υπολογιστικού συστήματος.
Να κατανοούν την δομή εντολών σε γλώσσα MIPS32, να εξηγούν τη λειτουργικότητα προγραμμάτων σε γλώσσα MIPS32 και να μπορούν να αναπτύσσουν δικά τους προγράμματα.
Να κατανοούν την αριθμητική αναπαράσταση αριθμών σε ακέραιη και κινητής υποδιαστολής αριθμητική, καθώς και να κάνουν υπολογισμούς σε αυτές τις αριθμητικές.
Να κατανοούν βασικές αριθμητικές πράξεις σε επίπεδο υλικού.
Να περιγράφουν βασικά δομικά στοιχεία του επεξεργαστή, τη διαδρομή δεδομένων για διάφορες εντολές και τη λειτουργία της διοχέτευσης, καθώς και να ανακαλύπτουν και να διορθώνουν με κατάλληλα μέσα κινδύνους σε αυτή.
Να κατανοούν τη δομή και ιεραρχία της μνήμης ενός υπολογιστικού συστήματος και τη λειτουργία της κρυφής μνήμης.
Να μετρούν την επίδοση ενός ιεραρχικού συστήματος μνήμης.

Προαπαιτούμενα Μαθήματα

Για να εγγραφεί στο μάθημα, ο φοιτητής πρέπει να έχει εξεταστεί επιτυχώς σε προηγούμενο εξάμηνο είτε στο μάθημα «Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών» είτε στο μάθημα «Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων». Συνιστάται ο φοιτητής να έχει εξεταστεί επιτυχώς και στα δύο άνω μαθήματα.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών – Α’ τόμος, D. Hennessy, J. Patterson (μετάφραση από αγγλικό πρωτότυπο), Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2010.
Οργάνωση Συστημάτων Υπολογιστών, Ι. Κάβουρας, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2009.

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι

Διαλέξεις (2 διαλέξεις των 2 ωρών εβδομαδιαίως) και φροντιστήρια (1 φροντιστήριο των 2 ωρών εβδομαδιαίως), ατομική εργασία κατ’ οίκον, ομαδική εργασία κατ’ οίκον, και ατομική εργασία στο εργαστήριο.

Μέθοδοι Αξιολόγησης/Βαθμολόγησης

Ο τελικός βαθμός είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος του βαθμού της γραπτής τελικής εξέτασης (με βάρος 80%) και του συνολικού βαθμού των εργασιών (με βάρος 20%).