Kurssikuvaus 2010

581365-8 Tietokoneen rakenne (4 op)
Datororganisation II
Computer Organization II

Asema opetuksessa

Kurssi sisältyy (valinnaisiin) aineopintoihin 1.8.2005 tutkintovaatimuksissa ja (valinnaisiin) syventäviin opintoihin 1.8.2005, 1.8.2006, 1.8.2007 ja 1.8.2008 tutkintovaatimuksissa.

Kurssin ajateltu kohdeyleisö on 2-4. opiskeluvuoden opiskelijat.

Pääsyvaatimukset

Esitietoina edellytetään kurssin Tietokoneen toiminta suoritus tai vastaavat tiedot.

Opetusmuodot ja suoritustavat

Kurssi voidaan suorittaa

1. Luentokurssina (yksi periodi)
   • Luentoja kuusi viikkoa, 4h/vko
   • Harjoituksia kuusi viikkoa, 2h/vko
   • Kurssikuulustelu
2. Erilliskokeella

Luentokurssin kurssikuulustelua ei voi käyttää erilliskokeena. Erilliskokeessa ei oteta huomioon luentokurssin harjoituspisteitä.

Kurssimateriaali ja koealue

Kurssi perustuu oppikirjaan William Stallings, Computer Organization and Architecture - Designing for Performance, 8th Ed., Prentice Hall, 2010. Kirjasta käydään läpi luvut 3, 4, 5, 8.3 ja 9-18.
(Luvut 1-8 otaksutaan pääosin tunnetuksi esitietoina vaaditun Tietokoneen toiminta -kurssin perusteella)

Erilliskokeet perustuvat viimeksi pidetyn luentokurssin materiaaliin.

Sisältö

• Konekielen rakenne ja ominaisuudet
• Logiikkapiirien toiminta
• Prosessorin toteutuksen osat: tietoväylä, kontrolli, muisti, I/O
• Liukuhihnoituksen periaatteet, perusvaaratilanteet ja niiden ratkaisut
• RISC, CISC, superskalaari arkkitehtuuri, rinnakkaislaskenta ja moniydinsuorittimet
• Superskalaarin arkkitehtuurin vaaratilanteet ja niiden ratkaisut
• Muistihierarkia: välimuisti, virt. muisti ja osoitteenmuutoslogiikka
• I/O väylät: ISA, PCI, USB, SCSI

Tavoitteet

Selvitämme käyttäjän, kääntäjän ja laitteiston suunnittelijan näkökulmasta tietokonelaitteiston peruspiirteitä piiri- ja logiikkatasolta lähtien konekielen käskykantaan. Kantavana ideana on tarkastella yleensä, miten kellopulssi saa prosessorin suorittamaan konekäskyjä.

Tarkasteltavia osioita ovat konekielen rakenne ja ominaisuudet, logiikka- ja muistipiirien toiminta, prosessorin toteutuksen osat, liukuhihnoituksen ongelmakenttä, muistihierarkian ja I/O-väylien toteutus.

Oppimistavoitteet on tarkemmin kuvattu omassa dokumentissaan.

Teemu Kerola