Tietokoneen rakenne, Syksy 2006
Tämä syksyn 2006 kurssin aikataulu- ja sisältösivu päivittyy aina tarpeen tullen eli siis aika usein. Tarkkailkaa tätä sivua ainakin viikoittain kurssin aikana. Kurssin sisältö voi vielä jonkin verran muuttua aika myöhäänkin.
3.9.2006 Mainitsin 1. luennolla, että vielä ei ole yhtään ulkkaria (englanninkielistä opetusta tarvitseva opiskelija) ilmoittautunut ja että molemmat laskaritilaisuudet olisivat suomeksi. Tämä ei olekaan vielä ihan selvä asia. Yliopisto on suuressa viisaudessaan järjestänyt ulkkareiden orientoitumis- ja tutustumistilaisuudet vasta tälle viikolle, joten he voivat vielä ilmoittautua kursseille vähän (tai aika paljon) vaiheessa tällä ja ensi viikolla. On siis edelleen mahdollista, että ulkkareita ilmoittautuu ja että perjantain laskarit pidetään englanniksi. Tähän on syytä edelleen varautua.
6.9.2006 Yksi ulkomaalainen on ilmoittautunut ja toisenkin on vielä mahdollinen. Perjantain laskuharjoitukset pidetään siis englanniksi.
15.9.2006 Tarkistuslistoilta poistetaan näkyvistä ne opiskelijat, joilta ei vielä lainkaan suorituksia. Jos nimenne on hävinnyt mielestänne virheellisesti listoilta, niin ottakaapa yhteyttä ja pistän sen takaisin näkyville.
There will be one practice session in English (Fri 12-14, Karlstedt), if there is demand for it. If you want the practice session in English, please let me know about it as soon as possible (E.g., via email). Providing practice session (and other) information in English is time consuming, and so I would appreciate it if you would be serious in attending the course.
So far (5.9.2006) I have received one request for material in English.
Guidelines for English speaking (or other!) students who can not follow the (Finnish language) lectures:
Get the text book [Stal06]. The previous edition [Stal03] will do just fine. The edition preceding that [Stal99] will also work, but you need to get one chapter from the web.
For each week, follow the schedule ("Aikataulu") given below. First, read the lecture notes (mostly in Finnish or in English for the Autumn 2003 course based on 6th edition text book [Stal03]) to get a grasp of the main ideas. Second, read the corresponding chapters from the text book (to fully understand the material). Third, do the exercises given for that week (to test that you have learned the material). Fourth, attend the practice session given in English (to show me that you have learned the material, and to better understand the material). Repeat this for six weeks and then study for the course exam.
Please start working at the same time when lectures begin. If you wait until the first homework is due, it will probably be too late to catch up. The course is set up with tight schedule.
Course bookkeeping, grades, and exam grading guidelines are in the Web.
There is a small team project. It will be discussed in the 1st practice session.
Yleistä
- Kurssiin liittyvät yleiset asiat (siis muut kuin erityisesti tähän tämän lukukauden kurssiin liittyvät asiat) ovat kurssin kotisivulla http://www.cs.helsinki.fi/teemu.kerola/tikra/index.html.
- Kurssin uutisryhmä on hy.opiskelu.tktl.tikra
. Uutisryhmä on tarkoitettu lähinnä opiskelijoiden keskinäiseen kommunikointiin.
Jos haluatte (nopeaa) reagointia luennoitsijalta, niin käyttäkää sähköpostia.
Kaikkia kurssilaisia kiinnostavat asiat julkaistaan luennoitsijan puolesta
mieluummin tällä tämän lukukauden aikataulu- ja sisältösivulla kuin uutisryhmässä.
- Luentokalvot, laskuharjoitukset ja kertauskysymykset
- Ryhmätyö, ryhmät ja ryhmätyön UKK
- Kurssin oppikirja ja luentokalvot ovat englanniksi. Luennot ovat suomeksi.
- Kurssiin liittyy yksi kurssikuulustelu, josta voi saada 48 pistettä
ja siitä täytyy saada vähintään 24 pistettä. Harjoituksista voi saada
10 pistettä. Ryhmätyöstä voi saada 6 pistettä ja siitä
täytyy saada vähintään 1 piste. Yhteensä välikokeesta, harjoituksista ja
ryhmätyöstä tulee saada vähintään 30 pistettä (64 mahdollisesta) kurssin
läpipääsyyn.
- Laskuharjoituksiin osallistuminen ei ole pakollista, mutta niistä saa
merkittävän osan luentokurssin arvosanasta. Kustakin tavallisesta
laskuharjoitustehtävästä saa yhden harjoitustehtäväpisteen (HTP) ja joistakin
vaikeammista tehtäistä voi saada useammankin HTP:n. Noin 30% maksimi HTP:stä
tuottaa yhden arvosanaan vaikuttavan lisäpisteen ja noin 83% tuottaa maksimäärän lisäpisteitä. Muut lisäpisteet annetaan suurinpiirtein lineaarisesti
tuolta väliltä.
Esimerkki: 6 laskaria á 5 HTP = 30 HTP. Tällöin 9 HTP:tä tuottaa 1 lisäpisteen ja 25 HTP:tä tuottaa maksimimäärän lisäpistettä. Karkeasti ottaen voisi sanoa, että ensin on hyvä tehdä kahden harjoituksen verran tehtäviä ja seuraavista harjoituksista saa kaikki tehtävät tekemällä kustakin yhden pykälän verran paremman arvosanan.
- Käytäntö on osoittanut, että kurssin läpäisy on vaikeata, jos ei tee runsaasti
kotitehtäviä [Korkeakouluopetuksen teoriaa ja
käytäntöä]. Tällä tavoin sekä oppii asiat että saa samalla paremman
arvosanan. Tämä pätenee myös muihin laitoksen kursseihin tämän kurssin lisäksi.
Koetulosten ja tehtyjen harjoitustehtävien korrelaatiot tämän kurssin osalta
ovat nähtävissä kuvassa syksyltä
1999 ja syksyltä 2000 .
- Laskuharjoitusten yksi ryhmä (pe 12-14, Karlstedt) voi olla englanniksi,
jos tarvetta ilmenee. Jos laskuharjoitusryhmä on englanniksi, niin se on
sitten kokonaan englanniksi (tehtävien esittämiset, kysymykset ja vastaukset).
- Ryhmätyö
tehdään 2-3 hengen ryhmissä. Ryhmät muodostetaan kurssin alkaessa ja julkistetaan
aikanaan tässä.
Ryhmätyö on pakollinen osa kurssia ja sitä ei voi palauttaa myöhässä.
Ryhmätyön
Usein Kysyttyjen Kysymysten lista on verkossa. Valitkaa oma parinne
ja ilmoittakaa ne sähköpostitse luennoijalle.
Jos haluatte luennoijan löytävän teille ryhmätyöparin,
niin ilmoittakaa siitäkin sähköpostitse. Ryhmätyö
tulee palauttaa aikataulun puitteissa.
- Kurssin kirjanpitotilasto
on luettavissa TKTL:n sisäisessä intranetissä (TKTL:n myöntämää kayttäjätunnusta
ja salasanaa vastaan). Ilmeisesti keskeyttäneet opiskelijat (ei laskuharjoitusaktiivisuutta)
on poistettu listasta. Jos ette halua omia tilastojanne näkyville tässä
tai aineistossa on mielestänne jotain puutteita, ottakaa yhteys luennoijaan.
- Kokeen tulokset, kurssin arvostelu sekä kokeen arvosteluperusteet näkyvät tällä paikalla lyhyen aikaa (muutaman viikon) kokeen arvostelun jälkeen.
Opetus, kokeet
Luennot | 4.9-10.10.2006 | ma 12:15-14:00 (D122) ti 12:15-14:00 (D122) |
Teemu Kerola |
Laskuharjoitukset | 4.9-13.10.2006 | to 10-12 (CK111) | Mika Karlstedt |
pe 12-14 (C220) probably in English |
Mika Karlstedt | ||
Kurssikuulustelu | 16.10.2006 | ma 16-19 (??) | laskin mukaan |
Sisältö ja aikataulu Contents and Schedule
Kurssi on rakennettu kurssikirjan [Stal06] ympärille.
Käymme läpi kurssikirjan loppuosan lähes kokonaan kurssin aikana. Kurssin kaikilla opiskelijoilla tulisi olla kurssikirja käytössään. Vanha kurssikirja
[Stal03] sopii myöskin ihan hyvin. Vielä vanhemmasta kurssikirjasta [Stal99] puuttuu seuraavan painoksen luku 15, IA-64 Architecture, joka löytyy tosin verkosta.
Luentokalvot ja laskuharjoitukset tulevat tälle sivulle aikanaan, hyvissä
ajoin ennen ko. luentoa tai laskuharjoitusta.
Lcture notes and practice sessions will appear in due course.
PowerPointin tekemät html-versiot toiminevat hyvin ainakin v. 4.0 tai sitä tuoreemmissa IE-selaimissa. Muiden selainten kanssa on hieman ongelmia. Sorry.
Huomaa, että laskuharjoitukset alkavat samalla viikolla kuin luennotkin. Voit tehdä 1. kerran tehtävät jo etukäteen kertauksen vuoksi!
Please note that the practice sessions begin the same week as lectures. Do the 1st set in advance for practice!
- 4.9.2006 Hallintoa, yleiskuva (Intro, Ch 1-8, 2 t luentoja) Admin
- 5.9. Väylät (Ch 3, 2 t) Bus
- Luentokalvot lu02 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 7-8.9. Laskuharjoitukset Lh 1 Hw 1 Practice Session
- 11.9. Digitaalilogiikka (App B, 2 t) Digital Logic
- Luentokalvot lu03 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 12.9. Muistihierarkia, välimuisti (Ch 4.1-3, Ch 5.1-3, 2 t) Mem. Hier., Cache
- Luentokalvot lu04 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 14-15.9. Laskuharjoitukset Lh 2 Hw 2 Practice Session
- 18.9. Virtuaalimuisti (Ch 8.3, 2 t) Virtual Memory
- Luentokalvot lu05 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 19.9. Tietokonearitmetiikka (Ch 9, 2 t) Arithmetics
- Luentokalvot lu06 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 21-22.9. Laskuharjoitukset Lh 3 Hw 3 Practice Session
- 25.9. Käskykannat (Ch 10-11, 2 t) Instr. Set
- Luentokalvot lu07 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 26.9. CPU:n rakenne (Ch 12, 2 t) CPU
- Luentokalvot lu08 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 28-29.9. Laskuharjoitukset Lh 4 Hw 4 Practice Session
- 2.10. RISC arkkitehtuuri (Ch 13, 2 t)
RISC
- Luentokalvot lu09 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 3.10. Käskytason rinnakkaisuus (Ch 14, 2 t)
Superscalar
- Luentokalvot lu10 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 5-6.10. Laskuharjoitukset Lh 5 Hw 5 Practice Session
- 9.10. Intel IA-64 (Ch 15, 2 t) ja STI Cell? (Ch 15 kopio verkossa)
- Luentokalvot lu11 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 10.10. Kontrolliyksikkö (Ch 16-17, 2 t) Control Unit
- Luentokalvot lu12 mv 2/s mv 6/s väri 1/s html Lect Notes
- Kertaustehtävät Self Test
- 12-13.10. Laskuharjoitukset Lh 6 Hw 6 Practice Session
- 16.10. Kurssikuulustelu Course Exam
- 18.10. Projektin viimeinen palautuspäivä Project Deadline
Kirjallisuutta ja muita viitteitä
- [Stal06] William Stallings, Computer Organization and Architecture - Designing for Performance, 7th Ed., Prentice Hall, 2006.
(kurssikirja, välttämätön kurssilla)
(text book, you need it!)
- William Stallings'in kotisivu.
- William Stallings'in oma tukisivu kurssikirjaa käyttäville opiskelijoille ja opettajille.
- Yliopistokirjakauppa Exactumissa myi kirjaa 7.8.2006 hintaan 76€. Varastossa oli tuolloin noin 30 kirjaa.
- Otan mielelläni vastaan opiskelijoiden tietoja siitä, mistä tätä kirjaa kulloinkin on saatavana mihinkin hintaan. Välitän tietoja eteenpäin muille opiskelijoille tällä foorumilla.
- [Stal03] William
Stallings, Computer Organization and Architecture, 6th Ed., Prentice
Hall, 2003 (vanha kurssikirja, sopii edelleen syksyn 2006 luentokurssille).
(old text book, still OK)
- Korjauksia 6. painokseen
- William Stallings'in oma tukisivu kurssikirjaa käyttäville opiskelijoille ja opettajille.
- kirjan luku 15, IA-64, pdf (local copy)
- [Stal99] William
Stallings, Computer Organization and Architecture, 5th Ed., Prentice
Hall, 1999 (vielä vanhempi kurssikirja, sopinee edelleen syksyn 2006 luentokurssille) (very old text book, you will manage with it)
- 6. painoksen luku 15, IA-64, pdf (local copy)
- William Stallings'in oma tukisivu kurssikirjaa käyttäville opiskelijoille ja opettajille.
- [PaHe98] Patterson & Hennessy, Computer Organization and Design - The Hardware/Software Interfase, 2nd Ed, Morgan Kaufmann, 1998.
- [Tane06] Andrew S. Tanenbaum, Structured Computer Organization, 5th Ed, Prentice-Hall, 2006.
- [Tane99] Andrew S. Tanenbaum, Structured Computer Organization, 4th Ed, Prentice-Hall, 1999.
- [HePa96] Hennessy & Patterson: Computer Architecture - A Quantitative Approach, 2nd Ed, Morgan Kaufmann, 1996.
- [Scra92] Greg W. Scragg,
Computer Organization - A Top Down Approach, McGraw-Hill, 1991.
- Sanakirjoja/Dictionaries (Teemu Kerola)
- Computer TechAdvice
- Digital Logic
- Play Hookey Website Digital Logic
- howstuffworks/Marshall Brain How Electronic Gates Work
- CMOS technology demonstration (Demo on how gates are built, beyond TiKRa)
- David Luque Sacaluga, Fractal Generation From the “Luque Method” for Simplification of Logic Functions, ACM Ubiquity, June 2003
- Väylät, Yhteyskytkennät (Bus, Interconnections)
- SCSI vs. IDE vs. USB vs. FireWire
- Barren Webb: Pump it up. PCI-Express cover story. Aug 2003.
- Tim Miller: Data Freight Train: From PCI to PCI-Express to Advanced Switching. May 2003.
- PCI-SIG Specifications: PCI-Conventional, PCI-X, PCI-Express
- PICMG Specifications: CompactPCI, AdvancedTCA
- The VMEBus International Trade Association: VMEbus Frequently asked questions
- Muisti/Memory
- tom's hardware guide DDR-SDRAM Has Finally Arrived
- HadwareCentral/Sander Sassen SDRAM vs. RDRAM, Facts and Fantacy
- howstuffworks/Jess Tyson How Flash Memory Works
- Muistinhallinta (Memory Management)
- Jacob B., Mudge T., Virtual Memory in Contemporary Microprocessors. IEEE Micro July-August 1998.
- Crampton J., Protection Mechanisms in the Pentium Processor. Royal Holloway, University of London.
- Yleistä laitteistoista/General HW
- The PC Guide
- TechFest
- HowStuffWorks - Learn how Everything Works! (see section Computers & Internet)
- Crusoe
- Crusoe Technology (Transmeta)
- Sandpile.org: IA-32 Implementation Transmeta Crusoe IA-32 Documentation Transmeta
- IA-64:
- Turley 2/2002 Pietrek 11/2000 Pietrek 6/2001 Pietrek 7/2001 Intel/Itanium
- [Lamb00] Stefan Lamberts: IA-64 Architecture - Overview (July 2000)
- Huck J., Morris D., Ross J., Knies A., Mulder H., Zahir R., Introducing the IA-64 Architecture. IEEE, Sep/Oct 2000.
- Sharangpani H., Arola K., Itanium Processor Microarchitecture. IEEE, Sep/Oct 2000.
- McNairy C., Soltis D., Itanium 2 Processor Microarchitecture. IEEE, Mar/Apr 2003.
- Intel Core Architecture
- Intel Core 2 Duo Processor, Intel Corporation pressroom
- Steve Pawlowski & Ofri Wechsler, Intel Core Microarchiteture, technical overview, Intel Corp.
- Gabriel Torres, Inside Intel Core Microarchitecture, www.hardwaresecrets.com, April 12, 2006.
- Gabriel Torres, Core 2 Duo E6700 and Core 2 Extreme X6800 Review, www.hardwaresecrets.com, July 13, 2006.
- STI
Cell
- Kahle et al, Introduction to Cell multiprocessor, IBM Journal of Research and Development Vol 48 (2005) Number 4/5.
- Other
- Fractal Generation from the "Luque Method" for Simplification of Logic Functions, David Luque Sagaluga, 2003
- PCI-SIG - Home (Arapahoe, 3GIO)
- USA:n patenttiviraston tietokanta
- IBM:n patenttiarkisto
- IEEE-754 Calculators Christopher Vickery, Computer Science Department at Queens College of CUNY (The City University of New York)
- blueballfixed (fun demo)
Teemu Kerola