ΗΥ 232. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 1. Εισαγωγή στο μάθημα. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Σχετικά έγγραφα
ΗΥ 232. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 1. Εισαγωγή στο μάθημα. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων

ΗΥ 134. Εισαγωγή στην Οργάνωση και στον Σχεδιασμό Υπολογιστών Ι. Διάλεξη 1. Εισαγωγή. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων

Αριθμητική Υπολογιστών (Κεφάλαιο 3)

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι JAVA Τμήμα θεωρίας με Α.Μ. σε 8 & 9 11/10/07

Αναπαράσταση Δεδομένων. ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Εισαγωγή Συμβόλαιο Μαθήματος

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Πληροφορική Ι. Αναπαράσταση αριθμών στο δυαδικό σύστημα. Δρ.

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Κ15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 2: Δυαδικό Σύστημα / Αναπαραστάσεις

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Φόρμα Σχεδιασμού Διάλεξης (ημ/α:15/10/07, έκδοση:0.1 ) 1. Κωδικός Μαθήματος : 2. Α/Α Διάλεξης : 1 1. Τίτλος : 1. Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

Οργάνωση επεξεργαστή (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών. ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Νεκτάριος Κοζύρης ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ

Δεδομένα & Αναπαράσταση Πληροφορίας

Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Πληροφορική Ι. Ενότητα 3 : Αναπαράσταση αριθμών στο δυαδικό σύστημα. Δρ.

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Ψηφιακά Κυκλώματα Ι. Μάθημα 1: Δυαδικά συστήματα - Κώδικες. Λευτέρης Καπετανάκης

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ - ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ

Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση. Κεφάλαιο 3. Αριθµητική για υπολογιστές

επιφάνεια πυριτίου Αναφορά στο Εκπαιδευτικό Υλικό : 5. Αναφορά στο Εργαστήριο :

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

! Εάν ο αριθμός διαθέτει περισσότερα bits, χρησιμοποιούμε μεγαλύτερες δυνάμεις του 2. ! Προσοχή στη θέση του περισσότερο σημαντικού bit!

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

Αριθμητική Κινητής Υποδιαστολής Πρόσθεση Αριθμών Κινητής Υποδιαστολής

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. 5 ο Μάθημα. Λεωνίδας Αλεξόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ. url:

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Εισαγωγή στην πληροφορική

Πληροφορική. Ενότητα 4 η : Κωδικοποίηση & Παράσταση Δεδομένων. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

Οργάνωση Υπολογιστών

Συστήματα αρίθμησης. = α n-1 *b n-1 + a n-2 *b n-2 + +a 1 b 1 + a 0 όπου τα 0 a i b-1

ΠΛΗ21 Κεφάλαιο 2. ΠΛΗ21 Ψηφιακά Συστήματα: Τόμος Α Κεφάλαιο: Παράσταση Προσημασμένων Αριθμών Συμπληρώματα

Τμήμα Λογιστικής. Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. Μάθημα 8. 1 Στέργιος Παλαμάς

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ασκήσεις Εργαστηρίου

Περιεχόμενο: Δομή υπολογιστή Συστήματα αρίθμησης

Εισαγωγή στους Η/Υ. Γιώργος Δημητρίου. Μάθημα 7 και 8: Αναπαραστάσεις. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής

Σύστημα Πλεονάσματος και Αναπαράσταση Αριθμών Κινητής Υποδιαστολής

Εργαστήριο ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ. Εισαγωγή

Chapter 2. Εντολές : Η γλώσσα του υπολογιστή. (συνέχεια) Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L.

Λύσεις Ασκήσεων ΣΕΙΡΑ 1 η. Πρόσημο και μέγεθος

Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

ΠΛΗ21 Κεφάλαιο 2. ΠΛΗ21 Ψηφιακά Συστήματα: Τόμος Α Κεφάλαιο: 2 Δυαδική Κωδικοποίηση

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Δυαδικό Σύστημα Αρίθμησης

Αριθμητικά Συστήματα Η ανάγκη του ανθρώπου για μετρήσεις οδήγησε αρχικά στην επινόηση των αριθμών Κατόπιν, στην επινόηση συμβόλων για τη παράσταση

2. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΤΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ. 2.1 Αριθμητικά συστήματα

Λογικός Σχεδιασµός και Σχεδιασµός Η/Υ. ΗΜΥ-210: Εαρινό Εξάµηνο Σκοπός του µαθήµατος. Ψηφιακά Συστήµατα. Περίληψη. Εύρος Τάσης (Voltage(

Κεφάλαιο 2. Οργάνωση και διαχείριση της Πληροφορίας στον. Υπολογιστή

1. Βάσεις αριθμητικών συστημάτων 2. Μετατροπές μεταξύ ξύβάσεων 3. Αρνητικοί δυαδικοί αριθμοί 4. Αριθμητικές πράξεις δυαδικών αριθμών

Ανασκόπηση στα ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ψηφιακή Σχεδίαση Τ.Ε.Ι. Κρήτης Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμ. Μηχανικών Πληροφορικής Χειμερινό Εξάμηνο

Σύστημα Πλεονάσματος. Αναπαράσταση Πραγματικών Αριθμών. Αριθμητικές Πράξεις σε Αριθμούς Κινητής Υποδιαστολής

Chapter 3. Αριθμητική Υπολογιστών. Όγδοη (8 η ) δίωρη διάλεξη. Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L.

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Κατανεμημένα Συστήματα

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Η/Υ. Βασικές Έννοιες Προγραμματισμού. Ιωάννης Λυχναρόπουλος Μαθηματικός, MSc, PhD

Μάθημα 3.2: Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

ΘΕΜΑ : ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΗΣΗΣ. ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1 περιόδους. 22/1/ :11 Όνομα: Λεκάκης Κωνσταντίνος καθ. Τεχνολογίας

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ και Μετατροπές Αριθμών

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Αριθμητικά Συστήματα. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Προγραμματισμός Υπολογιστών

Ελίνα Μακρή

Εισαγωγή στη γλώσσα προγραμματισμού Fortran 95

Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Τετάρτη 5-12/11/2014. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ 3 ου και 4 ου ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η/Υ Α ΕΞΑΜΗΝΟ

1 η Θεµατική Ενότητα : Δυαδικά Συστήµατα

1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. α i. (α i β i ) (1.3) όπου: η= το πλήθος ακεραίων ψηφίων του αριθμού Ν. n-1

Διάλεξη 12 Καθυστερήσεις (Stalls) Εκκενώσεις Εντολών (Flushing)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Αρχιτεκτονική-Ι. Ενότητα 1: Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική -Ι

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 12

Είναι το «μυαλό» του υπολογιστή μας. Αυτός κάνει όλους τους υπολογισμούς και τις πράξεις. Έχει δική του ενσωματωμένη μνήμη, τη λεγόμενη κρυφή

Εισαγωγή στους Η/Υ. Γιώργος Δημητρίου. Μάθημα 1 ο

Chapter 3. Αριθμητική Υπολογιστών. (συνέχεια)

Προγραμματισμός Ι (HY120)

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών H/Y Department of Electrical and Computer Engineering. Εργαστήριο 1. Χειμερινό Εξάμηνο

Εισαγωγή στον Προγραμματισμό

Κεφάλαιο 3 Αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικού Τμήματος (hardware) των Υπολογιστικών Συστημάτων ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I Ενότητα 6

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ασκήσεις Εργαστηρίου

Αριθµητική υπολογιστών

Κεφάλαιο 2 Η έννοια και η παράσταση της πληροφορίας στον ΗΥ. Εφ. Πληροφορικής Κεφ. 2 Καραμαούνας Πολύκαρπος 1

Προγραμματισμός Ι (ΗΥ120)

Αρχιτεκτονικη υπολογιστων

Δύο είναι οι κύριες αιτίες που μπορούμε να πάρουμε από τον υπολογιστή λανθασμένα αποτελέσματα εξαιτίας των σφαλμάτων στρογγυλοποίησης:

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Chapter 5. Ο επεξεργαστής: διαδρομή δεδομένων και μονάδα ελέγχου. Ενδέκατη (11 η ) δίωρη διάλεξη.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Αριθμητικά Συστήματα = 3 x x x x 10 0

Ενότητα 4. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Αναπαράσταση δεδοµένων. Αναπαράσταση πληροφορίας. υαδικοί αριθµοί. Χειµερινό Εξάµηνο

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ - VHDL ΑΝΤΩΝΗΣ ΠΑΣΧΑΛΗΣ

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Η/Υ

Ψηφιακά Συστήματα. 1. Συστήματα Αριθμών

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Η/Υ Ακαδημαϊκό έτος ΤΕΤΡΑΔΙΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ #4

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι JAVA Τμήμα θεωρίας με Α.Μ. σε 3, 7, 8 & 9 25/10/07

Transcript:

ΗΥ 232 Διάλεξη 1 Εισαγωγή στο μάθημα Νίκος Μπέλλας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Που κολλάει αυτό το μάθημα; Προγραμματισμός (HY120) Πως ένα πρόγραμμα σε κάποια γλώσσα υψηλού επιπέδου (πχ C) εκτελείται με ψηφιακή λογική; Τι συμβαίνει ανάμεσα τους; Πως σχεδιάζουμε έναν υπολογιστή με λογικές πύλες για να επιτύχουμε συγκεκριμένες προδιαγραφές; Ψηφιακή Σχεδίαση (HY130) 2 Σαν προγραμματιστές C, είχατε ένα συγκεκριμένο υπολογιστικό μοντέλο στο μυαλό σας. To μοντέλο της αρχιτεκτονικής: πως να σχεδιάσουμε έναν υπολογιστή που να Ικανοποιεί τις σχεδιαστικές μας προδιαγραφές Σαν σχεδιαστές ψηφιακής λογικής είχατε ένα διαφορετικό υπολογιστικό μοντέλο στο μυαλό σας.

Aφαιρετικότητα Abstraction Η μηχανική υπολογιστών βασίζεται σε μία κάθετη μοντελοποίηση διαδοχικών σταδίων χρησιμοποιώντας αφαιρέσεις (abstractions) schsu HY120 HY232 HY130 HY231 Οργάνωση και Σχεδίαση Η/Υ 3

Τι θέλω να κάνω σε αυτό το μάθημα Να σας διδάξω και να σας δώσω την δυνατότητα να: Καταλάβετε πως δουλεύει μια υπολογιστική πλατφόρμα (επεξεργαστής+μνήμη) Υλοποιήσετε μια απλή τέτοια πλατφόρμα με έμφαση στον επεξεργαστή και στην μνήμη Να καταλάβετε τις αποφάσεις που πρέπει να πάρει κάποιος που σχεδιάζει τέτοια συστήματα και πως αυτές επηρεάζουν σημαντικές μετρικές όπως την απόδοση του συστήματος. Μέσω πειραμάτων να δείτε αυτές τις αποφάσεις σε πραγματικά συστήματα. Να αναπτύξετε την ικανότητα σας να λύνετε πραγματικά προβλήματα 4

Περιεχόμενο μαθήματος (Curriculum) Γενική περιγραφή της οργάνωσης ενός Η/Υ Εισαγωγή στη συμβολική γλώσσα μηχανής (assembly) Συμβολικές εντολές και ορίσματα (ή τελούμενα) εντολών Καταχωρητές και διαχείριση μνήμης Αναπαράσταση αριθμητικών δεδομένων στον Η/Υ Προσημασμένοι και μη προσημασμένοι ακέραιοι αριθμοί Αναπαράσταση σταθερής και κινητής υποδιαστολής (fixed και floating point) Μετρικές απόδοσης ενός προγράμματος Γλώσσες περιγραφής υλικού - Verilog 5

Περιεχόμενο μαθήματος (Curriculum) Μικρο-αρχιτεκτονική επεξεργαστή ενός κύκλου Data Path and Control Μικρο-αρχιτεκτονική επεξεργαστή με διοχέτευση Data hazards: bypassing and forwarding Control hazards: Εντολές διακλάδωσης και πρόβλεψη τους Exceptions Παραδείγματα υλοποίησης ενός επεξεργαστή με την χρήση της γλώσσας Verilog Ιεραρχία μνήμης Βασική λειτουργία κρυφών μνημών (cache memories) Μέτρηση και βελτίωση της απόδοσης της μνήμης cache Εικονική μνήμη (virtual memory) Κύρια μνήμη (DRAM) Εισαγωγή στον παραλληλισμό Παραλληλισμός εντολών και δεδομένων. Παραδείγματα πραγματικών επεξεργαστών Γλώσσα μηχανής Intel x86 6

Περιεχόμενο μαθήματος (Curriculum) Εργαστήριο Μαθήματος: Α μέρος: εργαστηριακές ασκήσεις προγραμματισμού στην γλώσσα Assembly Β μέρος: εργαστηριακές ασκήσεις υλοποίησης του επεξεργαστή MIPS σε Verilog Γ μέρος: πειράματα σε πραγματικές x86 μηχανές. Εβδομαδιαίες εργασίες (homeworks) Θα έχουμε ~10 εργαστήρια Εξέταση εργαστηρίων κάθε Παρασκευή από τις 10:00 στο εργαστήριο Α1 Ξεκινάμε αυτήν την Παρασκευή 23/9 με το Lab0. Δεν θα βαθμολογηθεί 7

Εργαστηριακές Ασκήσεις Οι εργαστηριακές ασκήσεις περιλαμβάνουν προγραμματισμό σε γλώσσα μηχανής Assembly του επεξεργαστή MIPS σταδιακή υλοποίηση σε Verilog κομματιών ενός επεξεργαστή και προσομοίωση Προσωμοιώσεις ενδιαφερόντων προγραμμάτων σε state-of-art CPUs Ομάδες των 2 ατόμων Στο εργαστήριο θα γίνεται προφορική εξέταση στις ασκήσεις που έχετε ετοιμάσει. 8

Διδάσκων: Οργανωτικά Θέματα Νίκος Μπέλλας, Κτήριο Γκλαβάνη, Γραφείο Β3.7, 2 ος όροφος Προσωπική ιστοσελίδα: http://inf-server.inf.uth.gr/~nbellas/ Τηλ. : 74704, email: nbellas@inf.uth.gr Ώρες γραφείου: Tρίτες και Τετάρτες, 13:00-15:00 Υπεύθυνος Εργαστηρίου: Ιωάννης Παρνασσός, Μεταπτυχιακός φοιτητής του ΗΜΜΥ email: ioparnas@inf.uth.gr Παραδόσεις: Δευτέρες 10:00-12:00, Tετάρτες 15:00-18:00 Φροντιστήριο σχετικά με το εργαστήριο κατά την διάρκεια του μαθήματος 9

Οργανωτικά Θέματα URL: http://eclass.uth.gr/eclass/courses/mhx328/ Θα πρέπει να γραφτείτε για να παίρνετε αυτόματα ανακοινώσεις, forums κοκ. Οτιδήποτε έχει σχέση με το μάθημα θα ανακοινώνεται στην ιστοσελίδα Σημειώσεις: Θα αναρτούνται στην ιστοσελίδα του μαθήματος από την προηγούμενη μέρα Βιβλίο: Patterson &Hennessy, Οργάνωση και Σχεδιασμός Υπολογιστών, 4 η έκδοση, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Τόμοι Α & Β Κεφ. 1-5 και παραρτήματα Σε κάποιες περιπτώσεις θα επεκταθώ και πέρα του βιβλίου Οι καλύτερη πηγή πληροφόρησης σε θέματα Αρχιτεκτονικής είναι το Internet 10

Απαιτήσεις Αξιολόγηση ΗΥ232 Οι φοιτητές θα χωριστούν σε δύο κατηγορίες 1. Οι φοιτητές που παίρνουν το μάθημα για πρώτη φορά, και είναι στο 2 ο ή 3 ο έτος Όσοι από αυτούς τους φοιτητές θέλουν, μπορούν να πάρουν το εργαστηριακό κομμάτι του μαθήματος Δηλ. το εργαστήριο είναι προαιρετικό 2. Οι φοιτητές που δεν ανήκουν στην πρώτη κατηγορία. 11

Αξιολόγηση για πρώτη κατηγορία φοιτητών ΗΥ232 Η βαθμολογία σας στο ΗΥ232 θα εξαρτηθεί: Εργαστηριακές Ασκήσεις: 30% του βαθμού Υποχρεωτικές εβδομαδιαίες ασκήσεις Δύο Πρόοδοι: 35% του βαθμού (15%+20%) Τελική εξέταση: 35% του βαθμού Τελικός Βαθμός = 15% * 1 η Πρόοδος + 20% * 2 η Πρόοδος + 30% * Εργαστήριο + 35% * Τελική Εξέταση >= 5 Με τους εξής περιορισμούς: a) Μέσος όρος Πρόοδων >= 3, ΚΑΙ b) Τελική Εξέταση >= 3, ΚΑΙ c) Μέσος όρος σε όλα τα εργαστήρια >= 5 12

Αξιολόγηση για πρώτη κατηγορία φοιτητών ΗΥ232 Επίσης σημειώστε τα εξής: Οι πρόοδοι θα γίνονται τα Σάββατα! Δεν υπάρχουν πολλές κενές αίθουσες μέσα στην βδομάδα. Το μαθήματα του εξαμήνου φέτος τελειώνουν την Πέμπτη 22/12. Θα προσπαθήσω να κάνουμε το τελικό μας διαγώνισμα μέχρι τότε Θα καταλάβετε το γιατί αργότερα. 13

Αξιολόγηση για δεύτερη κατηγορία φοιτητών ΗΥ232 Η βαθμολογία σας στο ΗΥ232 θα εξαρτηθεί μόνο από το τελικό διαγώνισμα του Ιανουαρίου Δεν θα υπάρξουν πρόοδοι ή εργαστήρια Το τελικό διαγώνισμα θα είναι εφ όλης της ύλης KAI διαφορετικό από το τελικό διαγώνισμα της πρώτης κατηγορίας 14

Απαιτήσεις Αξιολόγηση ΗΥ134 Θέλω να συναντηθώ στο γραφείο μου με τους φοιτητές που χρωστάνε ακόμα την Εισαγωγή Αύριο Πέμπτη μετά το μάθημα (10.30 μμ) 15

Συνεργασία και Αντιγραφές Μπορείτε να συνεργαστείτε να συζητήσετε μεταξύ σας οτιδήποτε σχετικά με το μάθημα και τα εργαστήρια Συμπεριλαμβανομένης και της λύσης Μετά την συνεργασία όμως θα πρέπει να γράψετε το δικό σας κώδικα. Οι εργασίες είναι κατά ομάδες των δύο. Όποιος/Όποια αντιγράφει κώδικα ή δίνει κώδικα σε συμφοιτητή/τρια, θα μηδενίζεται στην άσκηση Την δεύτερη φορά θα κόβεται από το μάθημα Το ίδιο και αντιγραφή σε γραπτή εξέταση 16

Συμβουλές (Ι) Σ1: Δουλέψτε πολύ και με συνέπεια όλο το εξάμηνο Το μάθημα είναι πολύ απαιτητικό. Δεν υπάρχει ΑΠΟΛΥΤΩΣ ΚΑΝΕΝΑ υποκατάστατο από την σκληρή δουλειά για να τα πάτε καλά. Σ2: Διαβάζετε κατά την διάρκεια του εξαμήνου και όχι μόνο πριν την πρόοδο ή το τελικό διαγώνισμα Ο καλύτερος τρόπος για να μάθετε σωστά και σε βάθος. Η πρόοδος και τα εργαστήρια αυτόν τον σκοπό έχουν Είναι αδύνατον να περάσετε το μάθημα με διάβασμα μόνο στο τέλος Μην χάνετε διαλέξεις. Αρχίστε νωρίς. Μην περιμένετε μέχρι την τελευταία μέρα της προθεσμίας για να κάνετε το homework. Ακόμα καλύτερα: μελετήστε τις σημειώσεις πριν την διάλεξη. Σ2: Διαβάζετε από το βιβλίο Οι σημειώσεις είναι κυρίως για γρήγορες επαναλήψεις Ίσως το κορυφαίο βιβλίο για Αρχιτεκτονική Η/Υ Ενημέρωση από το Internet για εξελίξεις στον χώρο αυτό Σ3: Μην προσπαθείτε να απομνημονεύσετε την ύλη. Σκεφτείτε το γιατί συμβαίνει κάτι και προσπαθήστε να βρείτε εναλλακτικές λύσεις 17

Συμβουλές (ΙΙ) Σ4: Μάθετε καλά Αγγλικά και κυρίως την Αγγλική ορολογία (lingua franca της Πληροφορικής). Δεν νοείται επιστήμονας Πληροφορικής που να μην έχει ευχέρεια στην αγγλική ορολογία της Πληροφορικής Σ5: Κάνετε πολλές ερωτήσεις στο μάθημα και στα εργαστήρια Δεν υπάρχουν ανόητες ερωτήσεις Κατά πάσα πιθανότητα και πολλοί άλλοι θα θέλουν να ρωτήσουν το ίδιο πράγμα, απλά ντρέπονται 18

Μαθήματα Αρχιτεκτονικής στο τμήμα μας HY120 Προγραμματισμός Ι HY130 Ψηφιακή Σχεδίαση Ι ΗΥ232 Οργάνωση Η/Υ ΗΥ432 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ΗΥ431 Αρχιτεκτονική Παράλληλων Συστημάτων ΗΥ430 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων ΗΥ435 Ενσωματωμένα Συστήματα 19

To παρελθόν 5 MB IBM Hard disk is being loaded in an airplane. Weight 1 tone 1956 Ο υπολογιστής μου σαν φοιτητής 20

Η Ψηφιακή επανάσταση έκανε τα υπολογιστικά συστήματα προσιτά σε όλους 21

Images of state-of-art processors Fall 2016 Intel Skylake Processor, Desktops/Servers NVIDIA Tesla K80 : 2 x 2496 stream processors Servers/HPC έχουμε στο τμήμα Xilinx FPGAs έχουμε αρκετές στο τμήμα IBM Power 8 Servers 22

Απρόσημοι δυαδικοί ακέραιοι (unsigned integers) O απρόσημοςδυαδικός αριθμός: b b έχει τιμή: n 1 b n 2 b= b Εύρος τιμών: 0 έως +2 n 1 Παράδειγμα... b b, b {0,1} n 1 n 2 1 n 12 +bn 22 +.. +b1 2 + b0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1011 2 = 0 + + 1 2 3 + 0 2 2 +1 2 1 +1 2 0 = 0 + + 8 + 0 + 2 + 1 = 11 10 Χρησιμοποιώντας 32 bits 0 έως +4,294,967,295 1 0 i 2 0 23

Προσημασμένοι ακέραιοι στη μορφή Συμπλήρωμα του 2 (2s-Complement) Ένας προσημασμένος δυαδικός αριθμός: b b n 1 b n 2... b b, b {0,1} 1 0 i έχει τιμή: b= b n 1 n 2 1 0 n 12 +bn 22 +.. +b1 2 + b0 2 Εύρος: 2 n 1 έως +2 n 1 1 Παράδειγμα 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 2 = 1 2 31 + 1 2 30 + + 1 2 2 +0 2 1 +0 2 0 = 2,147,483,648 + 2,147,483,644 = 4 10 Χρησιμοποιώντας 32 bits 2,147,483,648 Οργάνωση to +2,147,483,647 και Σχεδίαση Υπολογιστών 24

Προσημασμένοι ακέραιοι στη μορφή Συμπλήρωμα του 2 (2s-Complement) Το πιό σημαντικό bit (most significant bit) είναι το πρόσημο ενός αριθμού: 1 για αρνητικούς αριθμούς 0 για μη αρνητικούς αριθμούς Ερώτηση: Ποια η δεκαδική τιμή του 1011 2? Απάντηση: Χρειαζόμαστε και επιπλέον πληροφορία σχετικά με το εάν ο αριθμός είναι προσημασμένος 11 10 (απρόσημος) -5 10 (προσημασμένος) Προσημασμένοι αριθμοί των 4-bits Προσημασ. Δεκαδικοί Δυαδικοί -8 1000-7 1001-6 -5 1011-1 1111 0 0000 1 0001 5 0101 6 0110 25 7 0111

Υπολογισμός αντιθέτου Αντιστρέψτε και προσθέστε 1 Αντιστροφή σημαίνει 1 0, 0 1 x+ x = 1111...111 2 = 1 x+ 1= x Παράδειγμα: το αντίθετο του +2 +2 = 0000 0000 0010 2 2 = 1111 1111 1101 2 + 1 = 1111 1111 1110 2 26

Μετατροπή Ακεραίου Δεκαδικού σε Δυαδικό Είδαμε πώς μετατρέπουμε έναν ακέραιο δυαδικό σε δεκαδικό αριθμό b= b Πως μετατρέπουμε έναν ακέραιο δεκαδικό b σε δυαδικό αριθμό b Απάντηση: n 1 n 2 1 0 n 12 +bn 22 +.. +b1 2 + b0 2 n 1 b n 2... b b, b {0,1} 1 0 Με διαδοχικές ακέραιες διαιρέσεις του τρέχοντος υπολοίπου με το 2, κρατώντας το υπόλοιπο Ποιός είναι ο δυαδικός αντίστοιχος του 55; 55/2 = 27, Υπόλοιπο = 1 27/2 = 13, Υπόλοιπο = 1 13/2 = 6, Υπόλοιπο = 1 6/2 = 3, Υπόλοιπο = 0 3/2 = 1, Υπόλοιπο = 1 1 /2 = 0, Υπόλοιπο = 1 i (55) 10 = (110111) 27 2

Μετατροπή Κλασματικού Δυαδικού σε Δεκαδικό Πως μετατρέπουμε έναν κλασματικό δυαδικό b n 1 b n 2 στον αντίστοιχο κλασματικό δεκαδικό b Απάντηση: b= b 2... b b, b b... b, b {0,1} +b 1 2 0 1 2 +.. +b 2 m +b n 1 n 2 1 0-1 -2 n 1 n 2 1 0 1 2 m Ποιός είναι ο δεκαδικός αντίστοιχος του 1000,011 ; 2 i b 2 +b 2 +.. + b 2 m 1000,011= 2 3-2 2 + 2-3 8,375 28

Μετατροπή Κλασματικού Δεκαδικού σε Δυαδικού Πως μετατρέπουμε έναν κλασματικό δεκαδικό b στον αντίστοιχο κλασματικό δυαδικό b n 1 b n 2 Απάντηση:... b b, b b... b, b {0,1} 1 0 1 2 m Το ακέραιο τμήμα του b, ξεχωριστά όπως έχουμε ήδη δείξει Το κλασματικό μέρος του b, με διαδοχικούς πολλ/σμούς με το 2, κρατώντας κάθε φορά το πιο σημαντικό ψηφίο (0 ή 1) Ποιά είναι η δυαδική αναπαράσταση του 23,634 ; i (23) 10 = (10111) 2 (0,634) 10 =? 0,634 * 2 = 1,268 0,268 * 2 = 0,536 0,536 * 2 = 1,072 0,072 * 2 = 0, 144 23,634 10111,1010... κοκ. 29

Μετατροπή Κλασματικού Δεκαδικού σε Δυαδικού Τι γίνεται σε περίπτωση αρνητικού κλασματικού αριθμού b ; Απάντηση: Όπως και πρίν, ξεχωρίζουμε το ακέραιο τμήμα του b, από το κλασματικό Ποιά είναι η δυαδική αναπαράσταση του (-23,634) 10 με ακρίβεια 4 κλασματικών ψηφίων; Βρίσκουμε πρώτα την δυαδική αναπαράσταση του (23,634) 10 (23) 10 = (010111) 2 (0,634) 10 = (0,1010 ) 2 (23,634) 10 = (010111,1010) 2 (-23,634) 10 = (101000,0110) 2 Συνεπώς, στην μετατροπή από αρνητικό σε θετικό, θεωρούμε όλον τον αριθμό (ακέραιο και κλασματικό τμήμα) 30

Θεμελιώδεις Αρχές των Μοντέρνων Υπολογιστών Οι εντολές (instructions) καθώς και τα δεδομένα (data) κάθε τύπου (integer, float, char, κοκ) αναπαριστούνται στην μνήμη σαν αριθμοί. Υπολογιστές αποθηκευμένου προγράμματος (stored program computer) Αυτό σημαίνει ότι τα προγράμματα μπορούν να αποθηκευθούν και να μεταφερθούν σε αρχεία (files) Είτε σε μορφή πηγαίου κώδικα (source code) είτε σε μορφή δυαδικού κώδικα (binary code) Memory Accounting prg (machine code) C compiler (machine code) Payroll data Source code in C for Acct prg 31

Θεμελιώδεις Αρχές των Μοντέρνων Υπολογιστών Αρχή της σειριακής εκτέλεσης εντολών Στην κανονική ροή του προγράμματος οι εντολές εκτελούνται η μία μετά την άλλη Χρήση ενός ειδικού καταχωρητή (32-bits ή 64-bit) ως μετρητή προγράμματος (Program Counter ή PC), ο οποίος διατηρεί τη διεύθυνση της τρέχουσας εντολής στη μνήμη Έλεγχος ροής προγράμματος με άλματα και διακλαδώσεις (σε άλλες διευθύνσεις) 32