Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι (ένα)

Transcript

1 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι (ένα) Σπύρος Ξεργιάς ΕΔΙΠ Δημήτρης Γκιζόπουλος Καθηγητής

2 Γενικά Σπύρος Ξεργιάς, ΕΔΙΠ γραφείο Α33a Διδασκαλία στο αμφιθέατρο Δευτέρα & Τρίτη Εργαστήριο PC (ισόγειο) Άμεσα έναρξη (σε περίπου 3 εβδομάδες) δηλώστε στο ερωτηματολόγιο του eclass E-class διαφάνειες, υλικό, ασκήσεις, επικοινωνία Γενικά 2

3 Βαθμολογία μαθήματος Φοιτητές με ΑΜ 2010 και μεγαλύτερο: Γραπτή εξέταση 70% + Εργαστήριο 30% SPIM simulator του μικροεπεξεργαστή MIPS δηλώσεις για εγγραφή στο εργαστήριο προαιρετική παρακολούθηση (για καλύτερη διαχείριση των εργαστηρίων) υποχρεωτική εξέταση Παλαιότεροι φοιτητές (ΑΜ 2009 και παλαιότεροι): γραπτό 100% προαιρετικά εξέταση εργαστηρίου (70%-30%) Ισχύει το σύστημα με το οποίο πήρατε το μάθημα την 1 η φορά Γενικά 3

4 2 ερωτήσεις Γράψτε τα 5 πιο σημαντικά πράγματα μετά την υγεία σας Ποια είναι αυτά; Τι αξία έχουν αυτά χωρίς χρόνο; Γιατί να παρακολουθήσω το μάθημα της Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών Ι; Πόσο χρόνο χρειάζεται να αφιερώσετε για το μάθημα της Αρχιτεκτονικής Ι; Γενικά 4

5 Image courtesy of Intel Corp Χρονιά «Σταθμός» Για πρώτη φορά στην ιστορία του ανθρώπου! > 100 Μ τρανζίστορ ανά mm 2 HVM: High-Volume Manufacturing Γενικά 5

6 Images courtesy of Intel Corp. Central Processing Units (CPUs) High-End Desktop (HEDT) CPU Intel Core i9-7980xe (Skylake-X), September nm 18 cores 6 7 B transistors 484 mm 2 die area Server CPU Intel Xeon Platinum 8180 [Skylake Purley Extreme Core Count (XCC)], July nm 28 cores ~ B transistors 698 mm 2 die area Γενικά 6

7 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών; Ο ευρύτερος ορισμός: Αρχιτεκτονική Υπολογιστών είναι η σχεδίαση των επιπέδων αφαίρεσης (abstraction layers) που μας επιτρέπει να υλοποιήσουμε εφαρμογές επεξεργασίας πληροφορίας (information processing applications) με αποδοτικο τρόπο χρησιμοποιώντας τις διαθέσιμες τεχνολογίες κατασκευής. Γιατί χρειάζονται επίπεδα αφαίρεσης; Διότι η απόσταση μεταξύ της εφαρμογής και της φυσικής συσκευής που θα την εκτελέσει είναι πολύ μεγάλη Γενικά 7

8 Επίπεδα αφαίρεσης Στα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα Application Algorithm Programming Language Operating System/Virtual Machines Instruction Set Architecture (ISA) Microarchitecture Gates/Register-Transfer Level (RTL) Circuits Devices Physics Εφαρμογή Αλγόριθμος Γλώσσα προγραμματισμού Λειτουργικό Σύστημα/Εικονικές Μηχ. Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών Μικροαρχιτεκτονική Πύλες/Επίπεδο Μεταφοράς Καταχ/τή Κυκλώματα Συσκευές (στοιχεία κυκλώματος) Φυσική Γενικά 8

9 Το όνομα του μαθήματος Εμείς έχουμε τα μαθήματα Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι βασικές έννοιες οργάνωσης υπολογιστών, αρχιτεκτονικής υπολογιστών, αριθμητικής υπολογιστών, σχεδίασης υπολογιστών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ΙΙ προηγμένες έννοιες αρχιτεκτονικής υπολογιστών και μέθοδοι σχεδίασης υψηλών επιδόσεων άλλα τμήματα έχουν Οργάνωση Υπολογιστών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Γενικά 9

10 Βιβλίο του μαθήματος Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών: η Διασύνδεση Υλικού και Λογισμικού, 4 η έκδοση, (Computer Organization and Design: the Hardware/Software Interface) D.A.Patterson CS@Berkeley U J.L.Hennessy President, Stanford U Elsevier/Morgan Kaufmann Μετάφραση, επιστημονική επιμέλεια στα ελληνικά: Δ.Γκιζόπουλος Γενικά 10

11 Περιεχόμενο μαθήματος Μεταγλωτιστής Διασύνδεση Υπολογιστής Είσοδος Μονάδα ελέγχου (έλεγχος) Αξιολόγηση Απόδοσης Διαδρομή δεδομένων Έξοδος Επεξεργαστής Μνήμη Γενικά 11

12 Τι απασχολεί την Αρχιτεκτονική Σχεδίαση Πόσο εύκολα και σωστά σχεδιάζεται; Απόδοση Performance Πόσο γρήγορα εκτελείται; Ενέργεια/Ισχύς Energy/Power Πόσο καταναλώνει; Αξιοπιστία/Ασφάλεια Reliability/Security Προστασία δεδομένων/πληροφορίας; Προγραμματισιμότητα Programmability Πόσο εύκολα προγραμματίζεται; Γενικά 12