Όνομα  Μαθήματος:

Οργάνωση και  Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Κωδικός  Μαθήματος:

202

Προαπαιτούμενα:

Εισαγωγή στους Υπολογισές (101)

Εξάμηνο:

Δευτερο (Β)

Διάρκεια:

13 Εβδομάδες, 4Θ, 2Ε

Τύπος:

Μάθημα Υποχρεωτικό, Ειδικής Υποδομής

Μονάδες ECTS:

6

Γλώσσα:

Ελληνική

Διδάσκοντες:

Α. Βαφειάδης

Μαθησιακοί Στόχοι:

 Οι στόχοι του μαθήματος είναι να παρέχει στο φοιτητή τη δυνατότητα κατανόησης της δομής και της λειτουργίας ενός σύγχρονου σειριακού υπολογιστικού συστήματος. Ξεκινώντας από τον βασική οργάνωση του υλικού το μάθημα εισάγει τον φοιτητή στη λειτουργία των βασικών μονάδων και της διασύνδεσης τους.     .

Δίνεται μεγάλη βαρύτητα στην οργάνωση της γλώσσας μηχανής, και της συμβολικής γλώσσας μηχανής, στη διαδικασία της συμβολομετάφρασης, της σύνδεσης και της κλήσης των υποπρογραμμάτων

Στο μάθημα Χρησιμοποιείται μια ιδεατή μηχανή(ΜΙΧ) για να απλοποιήσει την πολυπλοκότητα των πραγματικών μηχανών και μέσα από αυτό  να κάνει πιο κατανοητές τις διαφορές έννοιες

Τα αντικείμενα εκπαίδευσης στα πλαίσια του μαθήματος είναι η κατανόηση:

• των βασικών γνώσεων σχετικών με την οργάνωση του υλικού
• της οργάνωση της κεντρικής μονάδας
• της οργάνωσης της κεντρικής μνήμης
• της οργάνωσης των περιφερειακών μονάδων
• της διασύνδεσης των μονάδων 
• του καλωδιωμένου και το μικροπρογραμματιζομένου επιπέδου
• την οργάνωση και την δομή της γλώσσα μηχανής
• των βασικών στοιχείων  της γλώσσας assembly
• την τεχνική της κλήσης υποπρογραμμάτων
• την διαδικασία της μετάφρασης και της σύνδεσης .

Περιεχόμενο του  μαθήματος:

• Οργάνωση και αρχιτεκτονική υπολογιστών
• Βασική Δομή Yυπολογιστή
• Κατηγοριοποίηση των αρχιτεκτονικών κατά Flyn
• Γλώσσα μηχανής
• Κύκλος απόκτησης-εκτέλεσης εντολών
• Διακοπές
• Χρονισμός ψηφιακών κυκλωμάτων
• Αρχιτεκτονική του συνόλου εντολών γλώσσας μηχανής
• Δομή εντολής γλώσσας μηχανής
• Ταξινόμηση των αρχιτεκτονικών
• Διευθυνσιοδότηση (addressing).
• Τύποι δεδομένων
• Τύποι λειτουργιών συνόλου  εντολών
• H Κωδικοποίηση του Instruction Set και το μήκος των εντολών
• Η εξέλιξη του σχεδιασμού του Instruction Set
• Βασικές Αρχές Διαύλου
• Ιεραρχία Διαύλων
• Δομή Διαύλου και Λειτουργία Διαύλου
• Διαιτησία Διαύλου και Χρονισμός Διαύλου
• Η αρχιτεκτονική του ΜΙΧ
• Περιγραφή του βασικού Συνόλου Εντολών
• Διαδικασία Σύνταξης Προγράμματος Γλώσσας Μηχανής
• Κύκλος Ανάκλησης - Εκτέλεσης Εντολής
• Υπολογισμός της Πραγματικής Διεύθυνσης
• Η Συμβολική  Γλώσσα  Μηχανής MIXAL και περιγραφή εντολών  ΜΙΧΑL
• Δομή Συμβολομεταφραστή και η Διαδικασία Μετάφρασης
• Ψευδοεντολές ή μη Εκτελέσιμες Εντολές
• Βασικοί Συντακτικοί Κανόνες
• Ακέραιες Αριθμητικές Πράξεις
• Κατασκευή βρόγχων – Πίνακες
• Κλειστές και Ανοικτές Ρουτίνες
• Μηχανισμός Κλήσης Ρουτίνας
• Φύλαξη Αποκατάσταση Καταχωρητών
• Πέρασμα Παραμέτρων
• Χαρακτηρισμός Κλήσης Ρουτινών
• Tύποι Κλειστών Ρουτινών
• Ανοικτές Ρουτίνες
• Σύνδεση και εκτέλεση κώδικα

Βιβλιογραφία

• John L. Hennessy and David A. Patterson, "Computer Organization  and Design :  The Hardware/Software Interface", Academic Press, 1997.
• David A. Patterson, John L. Hennessy, and David Goldberg, "Computer  Architecture :  A Quantitative Approach", 3th ed., Academic Press,  2003.
• Andrew S. Tanenbaum  and James R. Goodman, "Structured Computer Organization", 4th ed., Prentice Hall, 1998.
• William Stallings, "Computer Organization & Architecture", Prentice Hall, 2003
• John L. Hennessy and David A. Patterson, “Αρχιτεκτονική Υπολογιστών” ,Εκδόσεις Τζιόλα 2008
• William Stallings,” Οργάνωση και αρχιτεκτονική υπολογιστών” ,Εκδόσεις Τζιόλα 2003
• Charles Sauer / Mani Chandy, "Computer Systems Performance Modeling" Prentice Hall, 1981
• Andrew S. Tanenbaum, “Η Αρχιτεκτονική των Υπολογιστών” Εκδόσεις Κλειδαριθμός, 1990
• Demenico Ferrari, "Measurement and Tuning of Computer Systems", Prentice Hall, 1993
• Edward D. Lazowska,  "Quantitative System Performance" Prentice Hall, 1984
• R. Jain, "The  Art of Computer Systems Performance Analysis: Techniques for Experimental         Design,Measurement, Simulation, and Modeling", Wiley- Interscience, New  York, NY, 1991.
• Robert J. Baron, Lee Higbie.,”Computer architecture : case studies”  Addison-Wesley  1992.