Οργάνωση Υπολογιστών (206ΕΥΥΚ)

  • Κωδικός Μαθήματος: 206ΕΥΥΚ
  • Εξάμηνο: 2ο
  • Διδάσκων Ακαδ. Έτος 2020-2021: Δημήτρης Καραμπατζάκης, Επίκουρος Καθηγητής
  • Τύπος Μαθήματος: Υποβάθρου, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων
  • Είδος Μαθήματος: Υποχρεωτικό (ΥΠ)
  • Διδασκαλία Θεωρίας: 3 ώρες/εβδομάδα
  • Διδασκαλία Φροντιστήριο: 1 ώρες/εβδομάδα
  • Διδασκαλία Εργαστηρίου: – ώρες/εβδομάδα
  • Πιστωτικές μονάδες ECTS: 7
  • Γλώσσα διδασκαλίας και Εξετάσεων: Ελληνικά
  • Το μάθημα ΔΕΝ προσφέρεται σε φοιτητές Erasmus

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Σκοπός του μαθήματος είναι η διδασκαλία των βασικών γνώσεων που απαιτούνται για τη οργάνωση και σχεδίαση υπολογιστικών συστημάτων. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα πρέπει να είναι σε θέση:

  1. Να κατανοούν την αρχιτεκτονική δομή μικροεπεξεργαστών CISC / RISC.
  2. Να κατανοούν τις έννοιες και τις αρχιτεκτονικές των παρακάτω μονάδων του Μικροϋπολογιστή: 1. μονάδα ελέγχου, 2. μικροεπεξεργαστής, 3. μνήμη, 4. μονάδα εισόδου και 5. μονάδα εξόδου.
  3. Να εξειδικεύσουν τη γνώση τους στη αρχιτεκτονική δομή επεξεργαστώνCISC / RISC.
  4. Να κατανοούν τις έννοιες και τους ρόλους των διαδρόμων μεταφοράς πληροφορίας δεδομένων , διευθύνσεων και ελέγχου.
  5. Να κατανοούν τις έννοιες και τους ρόλους των γενικών καταχωρητών δεδομένων, γενικών καταχωρητών διευθύνσεων, μετρητή προγράμματος, σωρού και δείκτη σωρού, καταχωρητή κατάστασης, καταχωρητή εντολών και αποκωδικοποιητή εντολών.
  6. Να κατανοούν και να χρησιμοποιούν τις διάφορες μεθόδους διευθυνσιοδότησης.
  7. Να κατανοούν και να χρησιμοποιούν τον τρόπο σύνταξης των εντολών σε γλώσσα Assembly.
  8. Να γνωρίζουν και να μπορεί να χρησιμοποιούν τη μεθοδολογία και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται προκειμένου να γίνει ο προγραμματισμός ενός μικροεπεξεργαστή σε γλώσσα Assembly.
  9. Να γνωρίζουν την αρχιτεκτονική με την οποία είναι δομημένη μια μνήμη RAM και ROM.
  10. Να γνωρίζουν τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να συνδεθούν ολοκληρωμένα μνήμης προκειμένου να δημιουργηθούν σπόνδυλοι μνήμης μεγαλύτερης χωρητικότητας ή μεγαλύτερου μήκους λέξης μνήμης.
  11. Να γνωρίζουν τον τρόπο σχεδίασης μια μονάδας μνήμης ενός μικροϋπολογιστή.
  12. Να γνωρίζουν την αρχιτεκτονική δομή των μονάδων παράλληλης επικοινωνίας και σειριακής επικοινωνίας.
  13. Να γνωρίζουν τον τρόπο σχεδίασης μονάδων εισόδου και εξόδου.
  14. Να κατανοούν την έννοια της διακοπής και τα κυκλώματα μέσω των οποίων γίνονται οι διακοπές.
  15. Να γνωρίζουν την έννοια των εφαρμογών πραγματικού χρόνου.
  16. Να γνωρίζουν τον τρόπο με τον οποίο συνδέονται οι μονάδες ενός μικροϋπολογιστή (μικροεπεξεργαστής, μνήμη, μονάδες εισόδου εξόδου) προκειμένου να δημιουργηθεί ένα ελάχιστο σύστημα μικροεπεξεργαστή.
  17. Να γνωρίζουν τον τρόπο δημιουργίας ενός ελάχιστου λειτουργικού συστήματος.
  18. Να αναπτύξουν δεξιότητες σε γλώσσα Assembly επεξεργαστή CISC (Motorola 68000) ή RISC (Atmel AVR).

Γενικές Ικανότητες

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Λήψη αποφάσεων
  • Αυτόνομη εργασία
  • Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Περιεχόμενο Μαθήματος

  1. Εισαγωγή στα συστήματα που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστές CISC / RISC.
  2. Αρχιτεκτονική δομή του μικροεπεξεργαστή.
  3. Γλώσσα Αssembly.
  4. Μέθοδοι διευθυνσιοδότησης.
  5. Προγραμματισμός σε γλώσσα Αssembly με λογισμικό.
  6. Αρχιτεκτονική δομή μνήμης RAM και ROM.
  7. Σχεδίαση συστήματος μνήμης.
  8. Σχεδίαση συστήματος μονάδων εισόδου-εξόδου.
  9. Λειτουργία διακοπής.
  10. Σχεδίαση (Hardware/Software) ενός ελάχιστου συστήματος μικροϋπολογιστή.

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι – Αξιολόγηση

Τρόπος Παράδοσης

  • Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία (παράδοση, συζήτηση, επίλυση προβλημάτων).
  • Παράδοση Σετ Εργασιών με χρήση του courses.cs.ihu.gr

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

  • Χρήση λογισμικού παρουσιάσεων διαφανειών (Power point presentations).
  • Ιστοσελίδα του μαθήματος με υποστηρικτικό και βοηθητικό υλικό.
  • Λογισμικό προγραμματισμού και υλοποίησης ψηφιακών κυκλωμάτων.
  • Χρήση courses.cs.ihu.gr
  • Χρηση του Moodle του τμήματος: https://moodle.cs.ihu.gr/
  • Ηλεκτρονική επικοινωνία με τους φοιτητές/τριες.
  • O σύνδεσμος διδασκαλίας εξ αποστάσεως είναι διαθέσιμος στο moodle του μαθήματος.

Οργάνωση Διδασκαλίας

ΔραστηριότηταΦόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις78 ώρες
Φροντιστηριακές Ασκήσεις26 ώρες
Γραπτές Εξετάσεις2 ώρες
Γραπτές Εργασίες34 ώρες
Αυτοτελής Μελέτη35 ώρες
Σύνολο175 ώρες (7 ECTS)

Αξιολόγηση φοιτητών

Ι. Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) (75%) που περιλαμβάνει επίλυση προβλημάτων με συνδυασμό γνώσεων της θεωρίας, υπολογισμούς και κριτική αξιολόγηση.

ΙΙ. Παράδοση πέντε (5) Σετ Ασκήσεων (25%) κατά τη διάρκεια του εξαμήνου.

Η εξέταση του μαθήματος γίνεται με ανοικτό το κύριο σύγγραμμα του μαθήματος.

Ο βαθμός του μαθήματος (BM=ΓΕ*0,75 + ΣΑ*0,25) πρέπει να είναι τουλάχιστον πέντε (5).

Η βαθμολογία από τα 5 σετ Ασκήσεων διατηρείται ΜΟΝΟ για μια ακαδημαϊκη χρονία (δηλ. μέχρι και τις επαναληπτικές εξετάσεις του Σεπτεμβρίου). Ο φοιτητής που στην εξέταση του Ιουνίου θα συγκεντρώσει στην ΓΕ βαθμό μεγαλύτερο του >4 τότε εξετάζονται και οι Ασκήσεις και υπολογίζεται ο ΒΜ και καταχωρείται στην Γραμματεία. Η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται και τον Σεπτέμβριο.

Η τελική εξέταση φοιτητών με δυσλεξία ή σημαντικό πρόβλημα υγείας γίνεται μετά από συνεννόηση.
Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος «Εύδοξος»

  1. «Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών», Δ. Πογαρίδη, Εκδόσεις ΔΙΣΙΓΜΑ, 2019, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 86192986 (Κύριο Σύγγραμα).
  2. «Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικών Υπολογιστών», Hammacher, Vranesic, Zaky, Εκδόσεις Επίκεντρο, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 15120.

Συμπληρωματική ελληνόγλωσση βιβλιογραφία

  1. Stallings William, «Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών», ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 10η Έκδοση/2016, ISBN: 978-960-418-580-1.
  2. Andrew S. Tanenbaum, «Η Αρχιτεκτονική των Υπολογιστών: Μια Δομημένη Προσέγγιση», Εκδόσεις Κλειδάριθμος ΕΠΕ, Έκδοση: 4η/2000, ISBN: 960-209-403-6.
  3. Hennessy John L. και Patterson David A. «Αρχιτεκτονική Υπολογιστών», ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 4η Έκδοση/2011, ISBN: 978-960-418-326-5.

Συμπληρωματική ξενόγλωσση βιβλιογραφία

  1. «Computer Architecture: A Quantitative Approach» by John L. Hennessy, David A. Patterson, MK Publications.
  2. «Microprocessor Systems Design, 68000 Family, Hardware, Software and Interfacing», A. Clements, PWS Publishing Co.
  3. «The 68000 Microprocessor, Hardware and Software, Principles and applications», J. L. Antonakos, Prentice Hall, 1999.
  4. «The Motorola MC 68000 Microprocessor Family, Assembly Language Interface Design and Systems Design», T.L. Harman και D.T. Hain, Prentice Hall, 1996.
  5. «The Essence of Microprocessor Engineering», S. Katzen, Prentice Hall, 1998.

Συναφή επιστημονικά περιοδικά

  1. Journal of IEEE Computer Architecture Letters
  2. Computers — Open Access Journal – MDPI
iEES Lab 2019