Материалы по курсу CS220 Архитектура ЭВМ

CS220. Архитектура ЭВМ

 Модуль 1 Основные понятия архитектуры ЭВМ

  1. Введение. Что такое архитектура ЭВМ.
  2. Организация машины на уровне ассемблера: основы организации фон-неймановской машины; управляющее устройство; выборка, дешифрация и выполнение команд.
  3. Цифровая логика (логические вентили, триггеры, счетчики, регистры, жесткие и гибкие кристаллы).
  4. Представление данных: биты, байты, слова; представление числовых данных.
  5. Представление нечисловых данных (коды символов, графические данные); представление записей и массивов.
  6. Cистемы и типы команд (обработка данных, управление, ввод/вывод); программирование на языке ассемблера; форматы инструкций; режимы адресации; механизмы вызова подпрограмм и возврата из них; ввод/вывод и прерывания.
  7. Функциональная организация устройств: управляющее устройство; сравнение аппаратной и микропрограммной реализаций.

Модуль 2 Память

  1. Организация памяти: иерархия памяти; организация и принципы работы основной памяти; задержка (latency), длительность такта (cycle time), пропускная способность (bandwidth); кэш-память (преобразование адресов, размер блока, политика замещения и хранения).
  2. Виртуальная память (таблица страниц, TLB – буфер быстрого преобразования адреса); обработка ошибок доступа к памяти и надежность.
  3. Организация взаимодействия устройств: основы ввода/вывода; установление связи, буферизация, программируемый ввод/вывод, ввод/вывод по прерыванию.
  4. Внешние накопители, физическая организация и диски; шины: протоколы, арбитраж, прямой доступ к памяти.
  5. RAID-архитектуры.

Модуль 3 Способы увеличения производительности ЭВМ

  1. Увеличение производительности устройств: RISC-архитектура; «водопровод» (prefetching); предсказывание переходов; чередование (interleaving).
  2. Конвейер инструкций; введение в аппаратный параллелизм уровня машинных команд. Многопроцессорные и альтернативные архитектуры: знакомство с SIMD, MIMD (транспьютеры), VLIW, EPIC.
  3. Нестандартные архитектуры: систолические архитектуры; архитектуры с общей памятью; обеспечение соответствия кэша и памяти.
  4. Современные архитектуры: мобильные устройства, встроенные системы, направления развития архитектуры процессоров.

Модуль 4 HLL архитектуры

  1. (!!!) Архитектуры HLL на примере организации УВК Самсон: работа с памятью (Сегменты, страницы, LG регистры).
  2. Целочисленная арифметика и логика; передачи управления; циклы.
  3. (!!!) Работа с массивами (вырезки, хорошие/плохие массивы).
  4. (!!!) Виртуальная память УВК Самсон.

Модуль 5 Примеры конкретных архитектур ЭВМ

  1. Архитектуры ЭВМ с повышенной надежностью (дублированные, троированные, …).
  2. Архитектура IBM/360 как пример классической архитектуры .
  3. Архитектура ARM как наиболее массовая в настоящее время.

 

ПРЕЗЕНТАЦИЯ

ТЕКСТ ПОСОБИЯ ПО КУРСУ