-

Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστικών Συστημάτων

  • Κωδικός: 5303
  • Εξάμηνο: Εξαμ. Γ
  • Τύπος: Μάθημα Επιστημονικής Περιοχής (ΜΕΠ)
  • Κατηγορία: Μάθημα Ειδικής Υποδομής (ΜΕΥ)
  • Είδος: Υποχρεωτικό (Υ)

(1) ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Το θεματικό περιεχόμενο του μαθήματος, πραγματεύεται την αρχιτεκτονική των υπολογιστών, δηλ. εκείνα τα χαρακτηριστικά του συστήματος που έχουν άμεση επίδραση στη λογική εκτέλεση ενός προγράμματος και την οργάνωση των υπολογιστών, δηλ. στις λειτουργικές μονάδες και τις διασυνδέσεις τους, οι οποίες υλοποιούν τις προδιαγραφές της αρχιτεκτονικής.
Η ύλη του μαθήματος στοχεύει στην εισαγωγή των φοιτητών στις βασικές έννοιες της δομής και λειτουργίας των υπολογιστών, καθώς τη φύση και τα χαρακτηριστικά των σύγχρονων υπολογιστικών συστημάτων.
Συγκεκριμένα η ύλη του μαθήματος αρχίζει με εισαγωγικές έννοιες αναφορικά με την οργάνωση και αρχιτεκτονική, ιεραρχική δομή και λειτουργία των υπολογιστών και δίνει έμφαση στην κεντρική μονάδα επεξεργασίας.
Στη συνέχεια, παρουσιάζονται θέματα της εξέλιξης της τεχνολογίας των επεξεργαστών και μείωση μεγέθους και αύξηση χωρητικότητας της μνήμης και γίνεται εισαγωγή των εννοιών απόδοσης και εξισορρόπησης της απόδοσης.
Επόμενο θέμα, είναι η λειτουργία του ανώτερου επιπέδου του υπολογιστή, δηλ. επεξεργαστής, κύρια μνήμη, μονάδες Ε/Ε, τον τρόπο διασύνδεσής τους για να ανταλλάσσουν δεδομένα και να εκτελούν εντολές και προγράμματα.
Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η ιεραρχία της μνήμης και στη συνέχεια η κρυφή μνήμη με όλες τις οργανώσεις και αλγόριθμους προκειμένου να προσδώσει στην κύρια μνήμη ταχύτητα ισοδύναμη με αυτήν του επεξεργαστή.
Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται οι δυο βασικές μορφές της μνήμης τυχαίας προσπέλασης, ιδιότητες, τεχνολογία και τεχνικές διόρθωσης σφαλμάτων.
Στην επόμενη ενότητα, περιγράφονται οι δίσκοι ως το πιο σημαντικό στοιχείο εξωτερικής μνήμης και δίνεται έμφαση στην τεχνολογία δίσκων RAID.
Επόμενη ενότητα της ύλης καλύπτει την αρχιτεκτονική Ε/Ε ενός υπολογιστή που είναι η διεπαφή του με τον εξωτερικό χώρο, περιγράφει αναλυτικά βασικές τεχνικές Ε/Ε και παραθέτει σημαντικά παραδείγματα εξωτερικών διεπαφών.
Στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος, η γλώσσα assemblyτου επεξεργαστή 8086 περιγράφεται και χρησιμοποιείται στην κατασκευή προγραμμάτων εφαρμογών. Μέσω των εντολών, ο φοιτητής κατανοεί τις προδιαγραφές του επεξεργαστή, τη δομή των καταχωρητών και της μνήμης, τύπους δεδομένων αλλά και τη λειτουργία της αριθμητική και λογικής μονάδας.

Το μάθημα αποσκοπεί στην κατανόηση και γνώση από τους φοιτητές της δομής και λειτουργίας των υποσυστημάτων του υπολογιστή.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

    • Έχει κατανοήσει τις έννοιες αρχιτεκτονική, οργάνωση, δομή και λειτουργία των υπολογιστών.

 

    • Έχει μάθει την δομή του βασικού υπολογιστικού συστήματος IAS ( VonNewmann) και την τεχνολογική εξέλιξη των επεξεργαστών και βασικά μέτρα απόδοσης των επεξεργαστών.

 

    • Είναι σε θέση να χρησιμοποιεί τη δομή του πειραματικού υπολογιστή IASκαι να εκτελεί με το χέρι απλά προγράμματα κατανοώντας τη λειτουργία του επεξεργαστή και της μνήμης δηλ την ανάκληση και εκτέλεση εντολής.

 

    • Έχει μάθει την επίδραση των διακοπών στον κύκλο εντολής καθώς και δομές διαύλων.

 

    • Έχει κατανοήσει την δομή και λειτουργία της κρυφής μνήμης και είναι σε θέση να σχεδιάζει και να υπολογίζει παραμέτρους για κρυφές μνήμες σύμφωνα με συγκεκριμένο αλγόριθμο απεικόνισης.

 

    • Έχει κατανόηση της λογικής επιπέδου chipτων μνημών τυχαίας προσπέλασης και είναι σε θέση να σχεδιάσει σύγχρονη DRAMμε συγκεκριμένη χωρητικότητα.

 

    • Έχει γνώση της τεχνολογίας δίσκων RAIDκαι της αρχιτεκτονικής και δομής της μονάδας Ε/Ε.

 

    • Στα εργαστηριακά μαθήματα ασκείται σε εβδομαδιαία βάση με τη γλώσσα Assemblyγια επεξεργαστή 8086 σε εφαρμογές και προγράμματα χαμηλού επιπέδου και έτσι κατανοεί την λειτουργία των υποσυστημάτων του Η/Υ.

 

    • Γενικά έχει αποκτήσει ένα σημαντικό υπόβαθρο γνώσεων, για να προχωρήσει στα μαθήματα των λειτουργικών συστημάτων και των προχωρημένων αρχιτεκτονικών των υπολογιστών που θα συναντήσει στα επόμενα εξάμηνα.

 

(2) ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

1…Θεωρητικό Μέρος
i. Εισαγωγή, Οργάνωση και Αρχιτεκτονική.
ii. Εξέλιξη Υπολογιστών και Απόδοση.
iii. Εξέταση Ανωτέρου Επιπέδου Λειτουργίας κ Διασύνδεσης των Η/Υ.
iv. Κρυφή Μνήμη.
v. Εσωτερική Μνήμη.
vi. Εξωτερική Μνήμη.
vii. Είσοδος/ Έξοδος

2…Εργαστηριακό Μέρος
Ι. Σύνολα Εντολών : Χαρακτηριστικά κ Λειτουργία
ΙΙ. Σύνολα Εντολών : Τρόποι Διευθυνσιοδότησης κ Μορφές Εντολών

(3) ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ και ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ – ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ

Πρόσωπο με πρόσωπο, στην τάξη

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

-Παρουσιάσεις με PPT
-Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας Moodle

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ
Δραστηριότητα Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις 13 x 3= 39
Εργαστήρια 13 x 2 = 26
Πρακτική Εξάσκηση κατ’ ιδίαν 13 x 1 = 13
Επικοινωνία / συνεργασία 3
Αυτοτελής μελέτη 18 x 5.5 = 99
Σύνολο Μαθήματος (30 ώρες φόρτου εργασίας ανά πιστωτική μονάδα) 180
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Α.. Θεωρητικό μέρος (Αυτοτελές Μάθημα )
Ι. Γραπτή τελική εξέταση Θεωρητικού Μέρους(70%) που περιλαμβάνει :
– Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.
– Ασκήσεις Σύντομης Απάντησης.
– Επίλυση Προβλημάτων με ανάλυση και σχεδίαση λογικού κυκλώματος για ένα σύστημα.
ΙΙ. Ενδιάμεση Δοκιμασία Γνώσης Θεωρητικού Μέρους(30%) που περιλαμβάνει:
– Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής.
Β.. Εργαστηριακό μέρος (Αυτοτελές Μάθημα)
ΙΙΙ. Ενδιάμεση Δοκιμασία -Εξέταση Εργαστηρίου(20%)
– Ασκήσεις και προγράμματα σε γλώσσα
Assembly 8086, απλές εφαρμογές, όπου απαιτείται κυρίως χρήση συνθήκης If then else και βρόγχων επανάληψης.
VI. Τελική Εξέταση Εργαστηρίου(80%)
– Ασκήσεις και προγράμματα σε γλώσσα
Assembly 8086, για σύνθετες εφαρμογές όπου, απαιτείται κυρίως χρήση υποπρογραμμάτων, λογικές εντολές (ΝΟΤ, AND, OR, XOR), εντολών ολίσθησης και περιστροφής, πέρασμα παραμέτρων σε υποπρόγραμμα (μέσω καταχωρητών και μέσω σωρού), χρήση της callbyvalue / callbyreference, λειτουργία της αναδρομής με χρήση σωρού.

Η συνολική βαθμολογία του μεικτού αυτούμαθήματος υπολογίζεται από την σχέση : 60% ΘΜ + 40% ΕΜ

Το ως άνω σχήμα αξιολόγησης στο θεωρητικό και στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος γνωστοποιείται στους φοιτητές (α) μέσω της ιστοσελίδας του τμήματος (πλατφόρμα Hydra), (β) μέσω των σελίδων του μαθήματος στην ηλεκτρονική πλατφόρμα Moodle, και (γ) με ανακοινώσεις στη διάρκεια των πρώτων διαλέξεων και συναντήσεων στο εργαστήριο κατά την έναρξη του κάθε ενός ακαδημαϊκού εξαμήνου.

(4) ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών, Stallings William , 8η έκδοση/2012, ISBN : 978-960-418-328-9
2. Η ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ: ΜΙΑ ΔΟΜΗΜΕΝΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ, ANDREW S. TANENBAUM, 4η έκδοση / 2000, ISBN : 960-209-403-6
3. Αρχιτεκτονική υπολογιστών, Hennessy John L.,Patterson David A, 3η έκδοση / 2006, ISBN : 978-960-418-076-9
4. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών:Ο Επεξεργαστής 8086, Έλληνας Ι.Ν., Κεντερλής Π.Δ., 1η έκδοση/2008, ISBN : 978-960-930-663-8
5. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών & Προγραμματισμός Assembly, Παναγιώτης Μ. Παπάζογλου , 1η έκδοση /2011, ISBN : 978-960-933-118-0

Πρόσφατες Ανακοινώσεις

14 Ιούν 2019
Θέση Εργασίας: Μηχανικός Λογισμικού
29 Μάι 2019
Εθελοντική δράση καθαριότητας από το IEEE Student Branch ATEITHE
27 Μάι 2019
Τετάρτη 29/5/19, και ώρα 13.30 – i-Mentor, Επιτυχημένο mentoring; Τι θα κερδίσω;
22 Μάι 2019
Φόρμα συμμετοχής στο δίκτυο i-Mentor
14 Μάι 2019
Προσκεκλημένη Ομιλία Prof. Athina Petropulu, Rutgers University, USA
13 Μάι 2019
H2020 Marie Curie ITN project TeamUp5G – OPEN 2 ESR positions in Thessaloniki!
12 Μάι 2019
Μετακίνηση με Erasmus+ (πρακτική άσκηση/after placement/πτυχιακή)
9 Μάι 2019
πρόγραμμα εξεταστικής Ιουνίου

Πρόσφατες Εκδηλώσεις

10 Ιούν 2019
Ημερίδα «Εθνική Στρατηγική Κυβερνοασφάλειας» στο Υπουργείο Ψηφιακής Πολιτικής
14 Απρ 2019
6ο Technology Forum – 15 Απριλίου 2019 (τελικό πρόγραμμα)
19 Μάρ 2019
6ο Technology Forum – 15 Απριλίου 2019 (εισιτήρια με μειωμένο κόστος)
19 Μάρ 2019
OWASP Student Chapter Συνάντηση «Introduction to Digital Forensics»
17 Δεκ 2018
Ομιλία του καθηγητή Man Wai Mak (Hong Kοng Polytechnic University)
3 Δεκ 2018
Εκδήλωση «Robotic Operating System to Reality»
27 Νοέ 2018
IEEE Career Day 2018
16 Νοέ 2018
Livestreaming των εργασιών του SingularityU Greece Summit (19-20 Νοεμβρίου 2018)

Δείτε επίσης