Компютърни Архитектури

Компютърни Архитектури

Курсът по Компютърни Архитектури се очертава да отдели обикновените програмисти от хакерите, за които бащите предупреждават дъщерите си.

1. Основни архитектурни принципи на изчислителните системи. Изпълнение на инструкциите.
2. Структурна схема на изчислителните системи. Начини за предаване на данни. Кодови таблици.
3. Процесори - вътрешна структура и конвейери. SIMD и MIMD процесори.
4. Инструкции - формати, операции, групи инструкции и формати на данните.
5. Модели на паметта в инструкциите.
6. Начини за адресация на операндите. Граници на адресите.
7. Инструкции за управление на програмата. Извикване на подпрограми. Програми без преходи.
8. Вътрешната структура на процесор Pentium. Блокове и конвейери.
9. Видове инструкции и изпълнението им в процесор Pentium.
10. Модели на адресация в процесор Pentium.
11. Сегментна преадресация в процесор Pentium.
12. Организация на кеш-памет. SRAM памет. Йерархия на кеш-паметта.
13. Кеш-памет. Начини за повишение на производителността.
14. Оперативна памет. DRAM - принцип и особености. Interleaving.
15. Виртуална памет. Странична организация на паметта. Реализация и механизми. Стратегии при замяна на страниците.
16. Странична преадресация в Pentium.
17. Прекъсвания.
18. Осъществяване на входно-изходен обмен. Входно-изходни процесори.
19. Входно-изходни системи и магистрали.
20. Външни запомнящи устройства на магнитен диск. Физическа организация на данните и операции изпълнявани от дисковете.
21. Външни запомнящи устройства на CD-диск и DVD-диск. Физическа организация на данните.
22. Принцип на работа на монитора и графичния контролер.
23. Принцип на работа на клавиатурата.
24. Принтери - лазерни, струйни и матрични.

Примерен пищов за първо контролно
Снимки на схемите от курса, зимен семестър 2008-2009 г.

Компютърни Архитектури 2009/2010 КН

Материали за първо контролно.
Някои от темите се припокриват с материалите от миналите години. Когато това е сметнато за пълно покритие, като линк е посочен точно този материал. Ако не, са взимани извадки от материалите с цел по-пълното представяне на новите теми. Благодарим сърдечно на колегите от по-горен курс, които така улесниха нашата работа!

1. Предмет на компютърната архитектура. Исторически бележки. Архитектурните принципи на Фон Нойман.
2. Архитектура на процесорен набор инструкции.
3. Основни хардуерни елементи в ЦП.
4. Инструкции – формати, операции, групи инструкции и формати на данните.
5. Модели на паметта в инструкциите: стек, акумулатор, регистрови и пр.
6. Начини за адресация на операндите. Граници на адресите.
7. Инструкции за управление на програмата – условни и безусловни преходи. Преходи в подпрограми и връщане.
8. Указване адреса на прехода. Методи за намаляване броя на преходите.
9. Микроархитектура, микрокод и микропрограмиране.
10. RISC и CISC концепция.
11. Организация и йерархия на кеш паметта. Повишаване на производителността на кеш-памет.
12. Оперативна памет. DRAM – принципи и особености. Interleaving.
13. Твърд магнитен диск. Организация на данните и операции изпълнявани от дисковете. Повишаване производителността. Масиви.
14. Външни запомнящи устройства на CD-диск и DVD-диск.
15. Магистрали за връзка процесор-памет и вход-изход.
16. PCI магистрала.
17. USB магистрала.
17. USB магистрала (допълнение).
18. Осъществяване на входно-изходен обмен
19. Система на прекъсванията в централния процесор.
20. Конвейерно изпълнение на инструкцийте.
21. Методи за ускоряване на процесорният конвейер.
22. Виртуална памет и начини за транслация на адресите.

Препоръчваме на всички да си погледнат слайдовете дадени от лектора както и материалите качени от минали години!

Материали за второ контролно.

1. Режими на работа и организация на паметта за IA-32 и Intel-64 архитектура.
2. Основни програмни регистри, указатели и флагов регистър за IA-32 и Intel-64 архитектура.
3. Адресиране на операндите за IA-32 и Intel-64 архитектура.
4. Типове данни за IA-32 и Intel-64 архитектура: цели числа, указатели, низове, числа с плаваща запетая и пакетирани SIMD данни.
5. Формат на инструкциите в защитен режим на работа: префикси, кодове на операциите, Mod/rm и SIB байтове, отместване и непосредствени операнди, кодиране на адресните режими.
6. Формат на инструкциите в IA-32e режим. Използване на REX префикс.
7. Системни регистри в защитен режим: състав, предназначение и формати.
8. Сегментна преадресация за 32-битов линеен адрес: таблици, селектори и дескриптори – формати и предназначение.
9. Странична преадресация за 32-битов физически адрес: каталози, таблици и страници – формати за 4К и 4М.
10. Странична преадресация за 36-битов физически адрес: главен каталог, каталози, таблици и страници – формати 4К, 2М и 4М.
11. Структура на задачите за IA-32 - формати на: TSS, дескриптор на TSS, TSS-gate и регистър на задачата (TR).
12. Управление работата на задачите: изпълнение, превключване, влагане, рекурсия, изобразяване в линейното и физическо адресно пространство.
13. Челна част (Front End) на вътрешната архитектура IA-32: устройство за предсказване на преходите, устройство за извличане на инструкциите и предварителна дешифрация, инструкционен буфер и декодери. Техники за повишаване ефективноста: макро- и микро-сливане, трасировки.
14. Изпълняваща част (Execution Core) на вътрешната архитектура IA-32: разпределител, суперскаларни компоненти и диспечеризацията им, резервационна станция.
15. Завършваща част (Retirement) на вътрешната архитектура IA-32: пренареждащ буфер, зареждане и запомняне в паметта.
16. Организация на кеш-паметта: зареждане и запомняне, логика за предварително извличане на данни и инструкции в L1 и L2 кеш, изпреварващо четене и запазване на консистентността.
17. Многоядрени процесорни структури и принцип на НТ.
18. Прекъсвания и изключения: вектори, таблица на прекъсванията и формат на елементите й, източници и приоритети на прекъсванията и изключенията, разрешения и забрани, обработка на прекъсвани и изключения.
19. APIC: предназначение, структура на локален контролер и обработка на локалните и междупроцесорните прекъсвания.
20. Системна и APIC магистрала: арбитраж, сигнализация на прекъсвания и протокол за обмен на съобщения, обработки.
Някой слънчев(или не толкова слънчев ден) може да качим и останалите лекции по КАрх, но подозираме че няма да е скоро. Ако някой има желание да допълни информацията, моля да заповяда. Успех на всички ! И ходете си на контролните, че после няма да ви допуснат на изпит!

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License