Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Το μάθημα

Μάθημα κορμού του 2^ου έτους του Τμήματος Πληροφορικής. Κατά τη διδασκαλία του μαθήματος τίθενται οι βάσεις για την κατανόηση της Αρχιτεκτονικής των Υπολογιστών και καλύπτεται μια ευρεία περιοχή θεμάτων ψηφιακής τεχνολογίας, σχεδίασης, μέτρησης απόδοσης, καθώς και προηγμένων υπολογιστικών αρχιτεκτονικών.

Εργαστήριο

Το μάθημα της Αρχιτεκτονικής συνοδεύεται από το αντίστοιχο εργαστήριο, το οποίο έχει ως στόχο τη σχεδίαση και προσομοίωση μιας βασικής υπολογιστικής μονάδας (CPU).

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος “Αρχιτεκτονική Υπολογιστών” οι προπτυχιακοί φοιτητές είναι σε θέση:

- Να κατανοήσουν την οργάνωση ενός τυπικού υπολογιστή και τη σχέση αρχιτεκτονικής και τεχνολογίας

- Να παρακολουθήσουν αυτόνομα περαιτέρω εξελίξεις στον τομέα της αρχιτεκτονικής των υπολογιστών

- Να συνδέσουν τις ανάγκες μιας εφαρμογής με την απαιτούμενη αρχιτεκτονική υλικού (hardware)

- Να επιλέξουν και να υποδείξουν τα κατάλληλα τμήματα υλικού και λογισμικού για τη συγκρότηση αποδοτικών υπολογιστικών συστημάτων

1η εβδομάδα:

Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ - Θεμελιώδεις αρχές λειτουργίας των υπολογιστών.

2η εβδομάδα:

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών - (Instruction Set Architectures - ISA)

3η εβδομάδα:

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (II) - Προέλευση δεδομένων και προσπέλαση μνήμης.

4η εβδομάδα:

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (III) - Αρχιτεκτονική RISC-V

5η εβδομάδα:

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας - σχεδιασμός και λειτουργία μιας απλής ΚΜΕ.

6η εβδομάδα:

Απόδοση ΚΜΕ - Μέτρηση και τεχνικές βελτίωσης απόδοσης.

7η εβδομάδα:

Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών - Pipelining και άλλες τεχνικές αύξησης απόδοσης.

8η εβδομάδα:

Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών - Επεξεργαστές superscalar.

9η εβδομάδα:.

Τεχνολογίες Κύριας Μνήμης.

10η εβδομάδα:

Κρυφές Μνήμες - Οργάνωση, λειτουργία και απόδοση.

11η εβδομάδα:

Εικονική Μνήμη - Ο ρόλος της στην ιεραρχία μνήμης.

12η εβδομάδα:

Διασύνδεση Εισόδου-Εξόδου - συσκευές και δίαυλοι Ε/Ε.

13η εβδομάδα:

Διασύνδεση Εισόδου-Εξόδου - Διακοπές (interrupts) και μεταφορά δεδομένων μέσω DMA.

• D.A.Patterson & J.L.Hennessy, "ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ, ΕΚΔΟΣΗ RISC-V", 2η έκδοση, Κλειδάριθμος, 2024.
• W. Stallings, "Οργάνωση και Aρχιτεκτονική Υπολογιστών", 11η έκδοση, ΤΖΙΟΛΑ, 2020.

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ: Πρόσωπο με πρόσωπο

Χρήση ηλεκτρονικών σημειώσεων

Υποστήριξη Μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class

Ασκήσεις σε εργαστήρια Η/Υ

Εργαστηριακές εργασίες

Γραπτή εξέταση (επίλυση προβλημάτων)

Η επιτυχής εκπόνηση των εργαστηριακών εργασιών κατά τη διάρκεια του εξαμήνου διδασκαλίας του μαθήματος προστίθεται σε μορφή bonus στον βαθμό της γραπτής εξέτασης.

Οι όροι αυτοί αναφέρονται ρητά στην ιστοσελίδα του μαθήματος.