Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Κωδικός Μαθήματος: Ν2-3050
Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 5 (3Θ + 2Ε)
Πιστωτικές μονάδες: 5
Τυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: 3ο
Κατηγορία μαθήματος: Μάθημα Εδικής Υποδομής
Προαπαιτούμενα: Εισαγωγή στην Πληροφορική

Σκοπός μαθήματος

Ο σκοπός του μαθήματος είναι να παρουσιάσει θέματα οργάνωσης και αρχιτεκτονικής υπολογιστών, τις έννοιες του προγραμματισμού σε επίπεδο μηχανής, σε επίπεδο συμβολικής (Assembly) γλώσσας καθώς και την αλληλοεπίδραση της συμβολικής γλώσσας με την αρχιτεκτονική της μηχανής και με τις γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου.

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

  • έχει κατανοήσει τη δομή και λειτουργία ενός σύγχρονου υπολογιστικού συστήματος.
  • έχει αποκτήσει γνώσεις οι οποίες αποσαφηνίζουν τις διαδικασίες με τις οποίες ένας σειριακός υπολογιστής εκτελεί ένα πρόγραμμα υψηλού επιπέδου.
  • μπορεί να χρησιμοποιεί τη συμβολική γλώσσα, όταν ενδείκνυται, κατά την ανάπτυξη εφαρμογών συστήματος.
  • διακρίνει το βαθμό συμμετοχής των εμπλεκομένων συσκευών υλικού (π.χ. μνήμη) του υπολογιστή στη διαδικασία εκτέλεσης ενός προγράμματος.
  • εκτιμήσει την απόδοση ενός υπολογιστικού συστήματος.
  • Να εξηγήσει τις απαραίτητες αρχές στις οποίες στηρίζεται η αλληλεπίδραση του υλικού με το λογισμικό.
  • υποστηρίξει τις δομικές του επιλογές στη σχεδίαση και ανάπτυξη προγραμμάτων σε επίπεδο συστήματος.

Περιεχόμενο μαθήματος

Δομή σειριακού υπολογιστή. Τρόποι παράστασης δεδομένων (προσημασμένοι και απρόσημοι ακέραιοι αριθμοί, αριθμοί κινητής υποδιαστολής, χαρακτήρες), αριθμητική προσημασμένων αριθμών και κινητής υποδιαστολής, αρχιτεκτονική εντολών (μορφή εντολών, ρεπερτόριο εντολών, μέθοδοι διευθυνσιοδότησης με ιδιαίτερη έμφαση στη δεικτοδοτούμενη μέθοδο, όπως αυτή εφαρμόζεται σε λίστες και πίνακες), ψευδοεντολές. Γλώσσα μηχανής, προγραμματισμός σε επίπεδο συμβολικής γλώσσας. Assembler, Linker, Debugger. Οργάνωση στοίβας και υπορουτίνες. Προσκόμιση – εκτέλεση εντολών. Κατανόηση της απόδοσης των υπολογιστών. Είσοδος – έξοδος δεδομένων. Οργάνωση διαύλων. Απ’ ευθείας προσπέλαση μνήμης.

Το εργαστήριο του μαθήματος περιλαμβάνει προγραμματισμό σε συμβολική γλώσσα (MIPS) με χρήση προσομοιωτών. Θέματα που καλύπτονται στο εργαστήριο: αριθμητικές και λογικές λειτουργίες, προσπελάσεις μνήμης, κλήσεις συστήματος και I/O, διακλαδώσεις, πίνακες, κλήση διαδικασιών.

Βιβλιογραφία
  1. Hennessy J., Patterson D., Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών (η διασύνδεση υλικού και λογισμικού), 4η Έκδοση, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2010.
  2. Δ. Νικολός, Αρχιτεκτονική Υπολογιστών, 2η Έκδοση, 2012
  3. Ι. Κάβουρας, Οργάνωση Συστημάτων Υπολογιστών, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2007.
  4. Stallings W., Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών, Εκδόσεις Τζιόλα, 2003.
  5. Tanenbaum A., Η Αρχιτεκτονική των Υπολογιστών, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2001.
  6. Hammacher C., Vranesic Z., Zaky S., Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικών Υπολογιστών, Επίκεντρο Εκδόσεις, 2007.
  7. Parhami Β., Computer Architecture: From Microprocessors to Supercomputers, Oxford University Press, 2005.

Internationalisation I18n