Tietokoneen rakenne, Syksy 2007

Tämä syksyn 2007 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.

Kurssiin liittyvät yleiset asiat (siis muut kuin erityisesti tähän syksyn 2007 kurssiin liittyvät asiat) ovat tietokoneen rakenne kurssin kotisivulla.

Yleistä

• 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.
  
• Kurssi koostuu luennoista, harjoituksista, ryhmätyöstä ja kurssikuulustelusta. Kurssin oppikirja ja luentokalvot ovat englanniksi. Luennot ovat suomeksi. Luentokalvot tulevat kurssin sivuille ennen luentoa.
  
• Kurssiin liittyy yksi kurssikuulustelu, josta voi saada 48 pistettä ja siitä täytyy saada vähintään 24 pistettä. Yhteensä välikokeesta, harjoituksista ja ryhmätyöstä tulee saada vähintään 30 pistettä (64 mahdollisesta) kurssin läpipääsyyn.
  

• Ryhmätyöstä voi saada 6 pistettä ja siitä täytyy saada vähintään 1 piste.
  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.

• Harjoituksista voi saada 10 pistettä.
• 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 voi olla englanniksi, jos tarvetta ilmenee. Jos laskuharjoitusryhmä on englanniksi, niin se on sitten kokonaan englanniksi (tehtävien esittämiset, kysymykset ja vastaukset).
   

Opetus, kokeet

Luennot	31.10.-7.12.2007	ke 12-14 (D122) pe 10-12(D122)	Liisa Marttinen
Harjoitukset	31.10-7.12.2007	ke 14-16 (C221) probably in English	Teemu Kerola
		to 16-18 (C221)	Liisa Marttinen
Kurssikoe	keskiviikkona 12.12.2007	klo 16-19 (paikka ilmoitetaan myöhemmin)	laskin mukaan

Sisältö ja aikataulu                  

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.

Huomaa, että laskuharjoitukset alkavat samalla viikolla kuin luennotkin. Voit tehdä 1. kerran tehtävät jo etukäteen kertauksen vuoksi!

Alustava aikataulu

• ke 31.10.2007 Hallintoa, yleiskuva (Intro, Ch 1-8, 2 t luentoja)  
• pe 2.11. Väylät (Ch 3, 2 t)
• ke 7.11. Digitaalilogiikka (App B, 2 t)
• pe 9.11. Muistihierarkia, välimuisti  (Ch 4.1-3, Ch 5.1-3, 2 t) 
• ke 14.11. Virtuaalimuisti (Ch 8.3, 2 t)
• pe 16.11. Tietokonearitmetiikka (Ch 9, 2 t)
• ke 21.11. Käskykannat (Ch 10-11, 2 t)
• pe 23.11. CPU:n rakenne (Ch 12, 2 t)
• ke 28.11. RISC arkkitehtuuri (Ch 13, 2 t)
• pe 30.11. Käskytason rinnakkaisuus (Ch 14, 2 t)
• ke 5.12. Intel IA-64 (Ch 15, 2 t) ja STI Cell?    (Ch 15 kopio verkossa)
• pe 7.12. Kontrolliyksikkö (Ch 16-17, 2 t)

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 2007 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 2007 luentokurssille) (very old text book, you will manage with it)
  • Korjauksia 5. painokseen
  • 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)