581365 Tietokoneen rakenne (19.8.2013)

Pääteemat Esitiedot Lähestyy oppimistavoitetta Saavuttaa oppimistavoitteet Syventää oppimistavoitteita
Digitaalilogiikka Tuntee Boolen muuttujan ja totuusarvon käsitteet
(Diskr. matematiikka)		 Osaa kuvata tietokoneen toiminnan sähköisten komponenttien (portit, piirit, kiikut) tasolla.
Osaa muodostaa totuustaulun kuvaamaan piirien toimintaa.
Osaa kuvata kiikkujen perustoiminnallisuuden.
Osaa luetella perusportit sekä selittää piirien toiminnan perusidean ja kuvata niiden käytön tiedontallennukseen.		 Osaa toteuttaa annetun loogisen
funktion yhdistelmäpiirillä ja yksinkertaistaa sen Karnaugh-karttojen avulla.
Osaa selittää kellotettujen kiikkujen toiminnan sekä rekisterien toteuttamisen niiden avulla		 Osaa selittää Quine-McKluskey tai Lugue-menetelmän yhdistelmä- piirien yksinkertaistamiseen
Osaa yhteenlasku- ja ROMmuistipiirin sekä muiden monimutkaisten piirien täsmällisen toteutuksen yhdistelmäpiireillä
Osaa toteuttaa piirejä ja ottaa huomioon piirien ajoitus- ja jänniteongelmat
Komponenttien välinen kommunikointi Osaa selittää komponenttien välisen kommunikointimekanismien tarpeen ja toiminnan.
(TiTo)

Osaa kuvata hierarkkisten kommunikointimekanismien toiminnan ja merkityksen komponenttien kommunikoinnissa.
Osaa luetella ja kuvata väyliin ja point-to-point yhteyksiin liittyvät keskeiset käsitteet (kuten nopeus, leveys, signalointi, ajoitus, synkronointi, vuoronanto) ja niiden merkityksen kokonaisuuden kannalta. 

Osaa luetella väylän vuoronvalintamenetelmien erot sekä kuvata vuoronvalinnan toteu­tuksen signaalitasolla.
Osaa kuvata yksinkertaisen väylätyypin rakenteen ja toimin­nan väylätapahtu­matasolla ja karkealla signaalitasolla.
Osaa kuvata point-to-point yhteyden rakenteen ja toiminnan, ja kuinka niitä käytetään väylien kanssa koko järjestelmän kattavaan kommunikointiin.

 Osaa selittää uudempien väylien ja point-to-point yhteyksien toiminnan täsmällisellä signaalitasolla.
Muisti Osaa erilaisten muistilaitteiden suuret nopeuserot ja niiden merkitykset (TiTo).
Pystyy perustelemaan välimuistin tarpeen
(TiTo).
Osaa välimuistin ja virtuaalimuistin toiminnan perusteet
(TiTo).		 Osaa kuvata muistiviittaukseen liittyvän toiminnan kun käytössä on sekä välimuisti että virtuaalimuisti.
Osaa luetella ja kuvata välimuistin organisointimenetelmät, tyypit ja hallintapolitiikat.
Osaa kuvata virtuaalimuistin toiminnan sekä selittää käänteisen ja monitasoisen virtuaalimuistin osoitteenmuunnoksen.
Osaa luetella TLBn toiminnan vaatimukset ja peruspiirteet.		 Osaa selittää välimuistihierarkian tarpeen toteutuksen eri tasoisilla käskyja datavälimuisteilla.
Osaa selittää joukko-assosiatiivisen välimuistin toiminnan yksityiskohdat.
Osaa kuvata TLB:n toiminnan yksityiskohtaisesti, ml. korvauspolitiikat.
Osaa verrata TLB:n ja välimuistin ominaisuuksia.
Osaa arvioida muistiviittaukseen kuluvan ajan ottaen huomioon sekä virtuaalimuistin että välimuistin vaikutukset		 Osaa selittää Rambus DRAMin erot tavalliseen DRAMiin verrattuna
Osaa selittää jonkin tietyn suorittimen TLB:n ja välimuistijärjestelmän yksityiskohdat
Osaa kuvata erilaisia virtuaalimuistin tukimuistin korvauspolitiikkoja
Aritmetiikan toteutus Osaa selittää yhteen- ja kertolaskualgoritmit kynällä ja paperilla
(lukio).
Osaa selittää IEEE:n liukulukuesityksen
(TiTo).		 Osaa selittää peruslaskutoimitusten toteutuksen piirien avulla
Osaa selittää Boothin algoritmin.
Osaa selittää IEEE’n liukulukuesityksen hyvin pienille ja hyvin suurille luvuille.
Osaa luetella ja kuvata liukulukulaskennan pyöristysmenetelmät.		 Osaa kuvata 2:n komplementin kokonaislukujen yhteen- ja vähennyslaskujen toteutuksen.
Osaa soveltaa Booth’n algoritmia kertolaskuihin.
Osaa selittää IEEE’n liukulukuaritmetiikan toteutuksen karkealla tasolla.		 Osaa kuvata positiivisten ja negatiivisten kokonaislukujen jakolaskun yksityiskohtaisesti.
Osaa selittää IEEE’n liukulukuaritmetiikan toteutuksen yksityiskohtaisesti.
Käskykannat Osaa selittää käskyjen suoritussyklin sekä konekielen ja symbolisen konekielen erot
(TiTo).
Osaa selittää erilaiset tiedonosoitusmuodot sekä missä kaikkialla tieto voi sijaita (TiTo).		 Osaa kuvata käskykantojen ominaisuuksia ja vertailla käskykantoja niiden perusteella.
Osaa selittää käskyn osat, rekistereiden merkityksen ja monitavuisen tiedon erilaiset talletustavat.		 Osaa luokitella konekäskyt niiden ominaisuuksien ja suorittimet niiden käskykantatyyppien perusteella.
Osaa selittää todellisten käskykantojen
(esim. Intel Pentium ja ARM11) konekäskyjen rakenteen ja muistinosoitusmenetelmät.		 Osaa antaa esimerkkejä Load- Store –suorittimista.
Osaa kuvata Intel Pentiumin ja ARM11:sta rekisterit, tietotyypit ja tiedonosoitustavat.
Suorittimen rakenne ja toiminta Osaa selittää von Neumann –suoritinarkkitehtuurin perusidean
(TiTo).
Osaa selittää käskyjen nouto- ja suoritussyklin toiminnan (TiTo).		 Osaa selittää suorittimen yleisrakenteen ja toiminnan rekistereiden ja ohjausyksikön tasolla.
Osaa selittää liukuhihnoituksen ja superskalaariprosessorin perusideat sekä antaa esimerkkejä niiden aiheuttamista riippuvuusongelmista.
Osaa verrata RISC- ja CISC-arkkitehtuureja.		 Osaa laskea liukuhihnoituksen tuoman nopeushyödyn.
Osaa antaa ratkaisumalleja rakenteellisesta riippuvuudesta, kontrolliriippuvuudesta ja datariippuvuudesta aiheutuneille ongelmille.
Osaa selittää, kuinka RISC- ja CISC-arkkitehtuurit voidaan yhdistää.		 Osaa selittää Intel Pentiumin ja ARM11:sta erikoisrekisterit, niiden käytön ja keskeytyskäsittelymekanismit.
Osaa selittää Intel Pentium II ja Transmeta Crusoe-suorittimien perusideat erilaisten suoritinarkkitehtuurien yhdistämisessä
Osaa selittää IBM PowerPC ja Intel IA-64-suorittimien täsmällisen toiminnan usean käskyn suorittamiseksi samanaikaisesti
Kontrollin toteutus   Osaa kuvata konekielisen käskyn suorituksen mikro-ohjelmoidun kontrollin tasolla.
Osaa selittää käskysyklin ohjaussignaalien tuottamisen tilaautomaatin avulla.
Osaa selittää mikro-ohjelmoidun kontrollin perusidean.
Osaa selittää kontrollimuistin merkityksen mikro-ohjelmoidun kontrollin toteutuksessa.		 Osaa selittää langoitetun ja mikro-ohjelmoidun kontrollin toiminnan.
Osaa selittää, miten kellopulssin pituus määräytyy.
Osaa vertailla horisontaalisen ja vertikaalisen mikro-ohjelmoinnin eroja, ja selittää niiden edut ja haitat.
Osaa selittää seuraavan mikroohjelmakäskyn valinnan erilaisten tapojen edut ja haitat.		 Osaa selittää, kuinka nykyaikaisessa arkkitehtuurissa voidaan yhdistellä mikro-ohjelmoitua ja langoitettua kontrollia.
Osaa selittää joidenkin todellisten arkkitehtuurien kontrollin yksityiskohtaisen toteutuksen.

 

02.09.2013 - 12:14 Teemu Kerola
 10.03.2011 - 11:16 Tiina Niklander
https://www.cs.helsinki.fi/node/61727
Tulostettava sivuTulostettava sivu