ΑρχιτεκτονικήΥπολογιστών. Ι (ένα) Δημήτρης Γκιζόπουλος. Καθηγητής

Transcript

1 ΑρχιτεκτονικήΥπολογιστών Ι (ένα) Δημήτρης Γκιζόπουλος Καθηγητής

2 Η Βασική Εξίσωση Χρόνος προγράμματος = = εντολές κύκλοι sec x x πρόγραμμα εντολή κύκλος Γενικά 2

3 Γενικά Δημήτρης Γκιζόπουλος, Καθηγητής γραφείο Α36 Διδασκαλία στο αμφιθέατρο Δευτέρα & Τρίτη ΕργαστήριοPC (ισόγειο) Άμεσα έναρξη δηλώστε στο ερωτηματολόγιο του eclass E-class διαφάνειες, υλικό, ασκήσεις, επικοινωνία Γενικά 3

4 Βαθμολογίαμαθήματος Φοιτητές με ΑΜ 2010 και μεγαλύτερο: Γραπτή εξέταση 70% + Εργαστήριο 30% SPIM simulatorτου μικροεπεξεργαστή MIPS δηλώσεις για εγγραφή στο εργαστήριο προαιρετική παρακολούθηση (για καλύτερη διαχείριση των εργαστηρίων) υποχρεωτική εξέταση Παλαιότεροι φοιτητές (ΑΜ 2009 και παλαιότεροι): γραπτό 100% προαιρετικάεξέταση εργαστηρίου (70%-30%) Ισχύει το σύστημα με το οποίο πήρατε το μάθημα την 1 η φορά Γενικά 4

5 2018 Χρονιά «Σταθμός» Image courtesy of Intel Corp. Για πρώτη φορά στην ιστορία του ανθρώπου! > 100 Μ τρανζίστορ ανά mm 2 HVM: High-Volume Manufacturing Γενικά 5

6 Central Processing Units (CPUs) High-End Desktop(HEDT) CPU Intel Core i9-7980xe (Skylake-X), September 2017 Server CPU 14 nm 18 cores 6 7 B transistors 484 mm 2 die area Intel Xeon Platinum 8180 [Skylake Purley Extreme Core Count (XCC)], July 2017 Images courtesy of Intel Corp. 14 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@BerkeleyU 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

13 Η Βασική Εξίσωση Χρόνος προγράμματος = = εντολές κύκλοι sec x x πρόγραμμα εντολή κύκλος Γενικά 13