Kurssikuvaus

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

Asema opetuksessa

Uusien 1.8.2005 tutkintovaatimuksissa kurssi on valinnainen erikoiskurssi Hajautettujen järjestelmien ja tietoliikenteen erikoistumislinjalla. Vanhoissa tutkintovaatimuksissa se on linjan pakollinen kurssi. Kurssi soveltuu varsin hyvin myös muille opiskelijoille, jotka ovat kiinnostuneet tietokoneen laitteistototeutuksesta.

Kurssin ajateltu kohdeyleisö on 2-4. opiskeluvuoden opiskelijat. Kurssin voi suorittaa heti Tietokoneen toiminta -kurssin jälkeen.

Pääsyvaatimukset

Esitietoina edellytetään kurssin Tietokoneen toiminta suoritus tai vastaavat tiedot.

Opetusmuodot ja suoritustavat

Kurssi voidaan suorittaa

1. Luentokurssina (joka syyslukukausi kuuden viikon jaksona)
   • 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, 6th Ed., Prentice Hall, 2003. Kirjasta käydään läpi luvut 3, 4.1-3, 5.1-3, 8.1-3  ja 9-17 sekä Liite A.
(Luvut 1-8 otaksutaan pääosin tunnetuksi esitietoina vaaditun Tietokoneen toiminta -kurssin perusteella)

Tämä on myös erilliskokeen koealue.

Sisältö

• Konekielen rakenne ja ominaisuudet
• Logiikkapiirien toiminta: AND, OR, ..., rekisterit, ALU, muisti
• Prosessorin toteutuksen osat: tietoväylä, kontrolli, muisti, I/O
• Liukuhihnoituksen periaatteet, perusvaaratilanteet ja niiden ratkaisut
• RISC, CISC ja superskalaari arkkitehtuuri, IA-64
• 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