Τίτλος Μαθήματος Αρχιτεκτονική Υπολογιστών
Κωδικός Μαθήματος 321-3354
Εξάμηνο 3
ECTS 5
Ώρες (Θεωρία) 3
Ώρες (Εργαστηρίο) 2
Διδάσκοντας Γκουμόπουλος Χρήστος

Ύλη μαθήματος

Ιστορικά στοιχεία για την εξέλιξη των υπολογιστών. Αρχιτεκτονική Von Neumann. Κύρια μνήμη. Βοηθητική μνήμη. Κρυφή Μνήμη (Cache memory). Ιδεατή Μνήμη (Virtual Memory). Μονάδες Εισόδου/Εξόδου. Αξιολόγηση των Υπολογιστών. Μορφές αναπαράστασης αριθμητικών δεδομένων (σταθερής και κινητής υποδιαστολής). Δομή και χαρακτηριστικά των Ομάδων Εντολών που υποστηρίζει η κεντρική μονάδα επεξεργασίας. Εντολές γλώσσας μηχανής. Είδη εντολών γλώσσας μηχανής. Είδη και μέγεθος δεδομένων. Υπολογιστές απλού (RISC) και πολύπλοκου συνόλου εντολών (CISC). Υποστήριξη γλωσσών προγραμματισμού υψηλού επιπέδου. Οργάνωση και λειτουργία της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας (CPU). Παράλληλη επεξεργασία. Συστήματα πολλαπλών επεξεργαστών (MIMD, SIMD). Υ λοποίηση αριθμητικής. Δίαυλοι. Τεχνολογίες και μεθοδολογίες σχεδίασης της μνήμης του υπολογιστή. Συμπεριφορά και διαχείριση μνήμης πολλαπλών επιπέδων ιεραρχίας. Ιδεατή Μνήμη. Τύποι διευθυνσιοδότησης για τη διαχείριση των δεδομένων από και προς τη μνήμη. Τρόποι διευθυνσιοδότησης της κύριας μνήμης. Τεχνολογία μνημών. Ημιαγωγικές μνήμες. Στατικές μνήμες άμεσης προσπέλασης, Δυναμικές μνήμες άμεσης προσπέλασης. Ημιαγωγικές μνήμες προσπελάσιμες ανάλογα με το περιεχόμενο (Content Addressable Memories, CAM). Μαγνητικές Μνήμες. Μνήμες μαγνητικών δίσκων. Μνήμες μαγνητικής ταινίας. Οπτικές Μνήμες

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα

Ο/Η φοιτητής/-τρια που θα ολοκληρώσει επιτυχώς το εν λόγω μάθημα, αναμένεται ότι θα είναι σε θέση να:
• Αναφέρει τα βασικά συστατικά μιας αρχιτεκτονικής υπολογιστή και εξηγεί την οργάνωση ενός τυπικού υπολογιστή.
• Αναφέρει τις βασικές αρχές προγραμματισμού χαμηλού επιπέδου.
• Εξηγεί τον σκοπό της ΚΜΕ, των I/O υποσυστημάτων και των διάφορων υποσυστημάτων αποθήκευσης.
• Κατανοεί την αρχιτεκτονική του συνόλου εντολών μιας μηχανής, το σχεδιασμό και την υλοποίησή του.
• Εξηγεί την αναπαράσταση ακεραίων και πραγματικών αριθμών • Αναφέρει τους βασικούς τρόπους διευθυνσιοδότησης της κύριας μνήμης.
• Ταξινομεί τους υπολογιστές βάσει του συνόλου εντολών τους.
• Κατανοεί την υποστήριξη που παρέχει μια αρχιτεκτονική στις γλώσσες υψηλού επιπέδου.
• Διακρίνει τις βασικές διαφορές μεταξύ υπολογιστών απλού και πολύπλοκου συνόλου εντολών.
• Εξηγεί τις βασικές λειτουργίες της μονάδας επεξεργασίας δεδομένων.
• Εξηγεί τις βασικές λειτουργίες της μονάδας ελέγχου.
• Αναγνωρίζει τη σχέση μεταξύ του υλικού και του λογισμικού και τη σχέση μεταξύ του προγραμματισμού χαμηλού επιπέδου και προγραμματισμού υψηλού επιπέδου.
• Εξηγεί την τεχνική μερικώς επικαλυπτόμενων λειτουργιών.
• Εξετάζει την υλοποίηση της μονάδας ελέγχου ως κλασσικό ακολουθιακό κύκλωμα.
• Εξετάζει την υλοποίηση της μονάδας ελέγχου με την τεχνική του μικροπρογραμματισμού.
• Αξιολογεί την απόδοση ενός υπολογιστή
• Χρησιμοποιεί τον εξομοιωτή SPIM του επεξεργαστή MIPS για προγραμματισμό σε επίπεδο γλώσσας μηχανής.
• Εντοπίζει, αξιολογεί και αποτιμά σχετικές πληροφορίες μέσω των προτεινόμενων βιβλιογραφικών πηγών και τη χρήση του Διαδικτύου.

Προαπαιτούμενα

Δεν απαιτούνται.

Εγχειρίδια του μαθήματος

1. Δημήτριος Β. Νικολός. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών.3η εκδ./2017, ISBN: 978-960-93-4168-4. 2. Hennessy John L., Patterson David A. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. 4η Έκδοση/2011, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., ISBN: 978-960-418-326-5. 3. Stallings William. Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. 8η Έκδοση/2011, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., ISBN: 978-960-418-328-9. 4. ANDREW S. TANENBAUM. Η ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ: ΜΙΑ ΔΟΜΗΜΕΝΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ. 4η Εκδοση/2000, ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ, ISBN: 960-209-403-6

Συμπληρωματική βιβλιογραφία

IEEE Transactions on Computers Journal of Systems and Software

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι

 

Δραστηριότητα Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις 39 ώρες
Εργαστηριακές ώρες 26 ώρες
Προσωπική μελέτη 56 ώρες
Πρόοδος 1 ώρα
Τελική εξέταση 3 ώρες
Σύνολο Μαθήματος 125 ώρες (5 ECTS)

Μέθοδοι αξιολόγησης / βαθμολόγησης

Γλώσσα Αξιολόγησης: Ελληνική Εάν υπάρχουν φοιτητές/ήτριες ERASMUS: Αγγλική. Τελική εξέταση και εργαστηριακές ασκήσεις (θεωρητικές και προγραμματιστικές ασκήσεις). Ο βαθμός του εργαστηρίου πρέπει να είναι ≥ 5 για συμμετοχή στις τελικές εξετάσεις. Ο βαθμός της τελικής εξέτασης πρέπει να είναι ≥ 5 για προβιβάσιμο βαθμό. Ο τελικός βαθμός διαμορφώνεται ως εξής: 0.3 * (Βαθμός Εργαστηρίου) + 0.7 * (Βαθμός Εξέτασης). Τα θέματα των εξετάσεων/ασκήσεων έχουν σαφώς προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης τα οποία και αναγράφονται. Οι φοιτητές έχουν την δυνατότητα να δουν το γραπτό τους μετά την αξιολόγηση και να διαπιστώσουν τα λάθη τους. Ανακοινώνεται στο eClass η συνολική κατανομή των βαθμών του τμήματος, ώστε ο φοιτητής να μπορεί να αξιολογήσει την επίδοσή του.

Γλώσσα διδασκαλίας

Ελληνικά (Αγγλικά αν υπάρχουν φοιτητές/φοιτήτριες ERASMUS)

Τρόπος παράδοσης μαθήματος

Πρόσωπο με πρόσωπο