ΗΜΥ 314: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Στόχοι Μαθήματος:

Σκοπός του εργαστηρίου «Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών» είναι να δώσει στους φοιτητές τις πρακτικές γνώσεις που θα τους επιτρέψουν να αντιληφθούν τις βασικές αρχές που διέπουν την αρχιτεκτονική ενός υπολογιστικού συστήματος. Το μάθημα αποτελείται από μία σειρά εργαστηριακών ασκήσεων όπου οι φοιτητές καλούνται να υλοποιήσουν εργαλεία προσομοίωσης (cycle-accurate high-level simulation tools) τα οποία θα χρησιμοποιούν για τη μοντελοποίηση και αξιολόγηση ενός υπολογιστή τύπου RISC (MIPS32). Οι ασκήσεις περιλαμβάνουν το λεπτομερή σχεδιασμό του διαύλου δεδομένων και της μονάδας ελέγχου του μικροεπεξεργαστή, την υλοποίηση του συστήματος της ιεραρχίας της μνήμης, του συστήματος διασωλήνωσης και τους μηχανισμούς ανίχνευσης κινδύνων (hazard detectors).

Συναπαιτούμενα: ΗΜΥ 312

Προαπαιτούμενα: ΗΜΥ 212 και ΗΜΥ 213 ΚΑΙ αποδεδειγμένη γνώση σε όλα από τα ακόλουθα:

Προγραμματισμός Υπολογιστών (C ή C++)

Αριθμητικά Συστήματα

Δυαδική Άλγεβρα

Συνδυαστικά και Ακολουθιακά Κυκλώματα

Οργάνωση και βασικά συνηστώσα ηλεκτρονικών υπολογιστών.

Βασικά Συγγράμματα Εργαστηρίου:

Σημειώσεις και φυλλάδια από το Εργαστήριο.

J. L. Hennessy and D. A. Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach, Morgan Kaufman, (4th or 5th Ed).

D. A. Patterson and J. L. Hennessy, Computer Organization and Design: The Hardware/ Software Interface, Morgan Kaufmann, 5th Edition, 2013, ISBN-13: 978-0124077263.

Περιεχόμενο Μαθήματος:

(10%) - Υλοποίηση και προσομοίωση επεξεργαστή MIPS32 ενός κύκλου (single-cycle, datapath and control unit)
(15%) - Υλοποίηση και προσομοίωση επεξεργαστή MIPS32 πολλαπλών κύκλων (multi-cycle, datapath and control unit)
(20%) - Υλοποίηση και προσομοίωση επεξεργαστή MIPS32 με διασωλήνωση 5 σταδίων (5-stage pipelining, datapath and control unit)
(15%) - Υλοποίηση και προσομοίωση μηχανισμού ανίχνευσης κινδύνων (hazard detection) και forwarding unit σε επεξεργαστή MIPS32 με διασωλήνωση 5 σταδίων
(10%) - Υλοποίηση και προσομοίωση του συστήματος μνήμης (memory hierarchy) του επεξεργαστή MIPS32

Στις ποιο πάνω ασκήσεις, ο επεξεργαστής που θα υλοποιηθεί θα υποστηρίζει μόνο ένα μέρος των εντολών στο ISA του MIPS32. Σε όλες τις ασκήσεις θα αναπτυχθούν εργαλεία προσομοίωσης χρησιμοποιώντας γλώσσα προγραμματισμού C/C++.

Χρήση Υπολογιστή:

Η γνώση και χρήση της γλώσσας προγραμματισμού C ή C++ είναι απαραίτητη. Οι φοιτητές/φοιτήτριες μπορούν να χρησιμοποιήσουν τον προσωπικό τους υπολογιστή ή τους υπολογιστές στα Εργαστήρια Η/Υ του Τμήματος.

Βαθμολογία:

Ασκήσεις/Εξετάσεις Εργαστηρίου 70%

Τελική Εξέταση (εφ' όλης της ύλης) 30%

Επιτυχία στο μάθημα προϋποθέτει βαθμολογία τουλάχιστον 50% στο σύνολο των Εργαστηρίων και τουλάχιστον 50% στην Τελική Εξέταση. Θα δοθεί ευκαιρία καλυτέρευσης της βαθμολογίας του εργαστηρίου με τη χαμηλότερη βαθμολογία, δεδομένου ότι έχει βαθμολογία τουλάχιστο 40%.

	Συμβόλαιο Μαθήματος
	Πρόγραμμα Εργαστηρίων

Πολιτική - Κανόνες Μαθήματος

Υλικό Μαθήματος:

Οι σημειώσεις του μαθήματος, οι αναθέσεις των εργασιών και οποιαδήποτε άλλο υλικό δεν θα παραδίδονται στο μάθημα αλλά θα είναι διαθέσιμα στην ιστοσελίδα του μαθήματος (Blackboard). Οι λύσεις των ασκήσεων δεν θα αναρτώνται στην ιστοσελίδα του μαθήματος, αλλά θα συζητούνται στην τάξη.

Βαθμολογία:

Τυχόν ενστάσεις για την βαθμολόγηση εργασίας θα μπορούν να γίνονται εντός μιας εβδομάδας από την επιστροφή της διορθωμένης εργασίας στους φοιτητές. Ενστάσεις θα γίνονται δεκτές μόνο γραπτώς με ξεκάθαρη περιγραφή του παραπόνου ή της διευκρίνησης που ζητείται. Πρόχειρες και κακογραμμένες εργασίες θα υφίστανται αυτόματη μείωση της βαθμολογίας κατά 50% ή δεν θα γίνονται καθόλου δεκτές. Επιπλέον, για να δοθούν πλήρως οι μονάδες, πρέπει να φαίνονται όλοι οι υπολογισμοί σας.

Εκπρόθεσμες Εργασίες:

Όλες οι εργασίες πρέπει να παραδίδονται κατά την έναρξη του μαθήματος, την ημέρα λήξης της προθεσμίας. Εκπρόθεσμες εργασίες δεν θα γίνονται αποδεκτές.

Απουσίες:

Η παρακολούθηση του εργαστηρίου είναι υποχρεωτική. Δικαιολογημένες απουσίες λόγω ασθένειας ή εγκεκριμένου ταξιδιού για ακαδημαϊκούς σκοπούς πρέπει να ακολουθούν την πολιτική απουσιών του πανεπιστημίου. Δεν θα παραχωρούνται παρατάσεις στην παράδοση ασκήσεων ή εναλλακτικές εξετάσεις, εκτός και αν η απουσία σας είναι δικαιολογημένη. Σε περίπτωση προγραμματισμένης απουσίας, πρέπει να επικοινωνήσετε με τη διδάσκουσα πριν την ημερομηνία της απουσίας.

Ακαδημαϊκή Δεοντολογία:

Ενθαρρύνεστε να συνεργάζεστε και να ανταλλάσσετε απόψεις για τις ασκήσεις και την προετοιμασία για την εξέταση. Ωστόσο, το γράψιμο κώδικα και η τεκμηρίωση του είναι αυστηρώς προσωπικό. Εργασίες οι οποίες έχουν σημαντική αλληλοεπικάλυψη συνιστούν παραβίαση της ακαδημαϊκής δεοντολογίας και ΟΛΟΙ οι εμπλεκόμενοι θα μηδενίζονται αυτομάτως στο μάθημα και θα αναφέρονται στο Συμβούλιο του Τμήματος για πιθανές επιπρόσθετες πειθαρχικές επιπτώσεις. Η διδάσκουσα δύναται να χρησιμοποιεί κατάλληλα εργαλεία λογισμικού για τον έλεγχο της ακεραιότητας των εργασιών.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ (για COVID-19)

Λόγω της πανδημίας COVID-19 και βάσει των οδηγιών του Πανεπιστημίου για τα απαραίτητα μέτρα που πρέπει να τηρούνται, ισχύουν τα ακόλουθα:

Το μάθημα θα διδάσκεται υβριδικά, επομένως το ακροατήριο του μαθήματος έχει χωριστεί σε Ομάδα Α και Ομάδα Β.

Η Ομάδα Α συμμετέχει δια ζώσης. Απαρτίζεται από φοιτητές/φοιτήτριες που κατέχουν πιστοποιητικό εμβολιασμού ή ανάρρωσης και έχουν ανεβάσει το πιστοποιητικό τους στην εφαρμογή UCYSAFEAPP και έχουν πάρει έγκριση.

Η Ομάδα Β απαρτίζεται από τους υπόλοιπους φοιτητές/φοιτήτριες και θα παρακολουθεί τις διαλέξεις αποκλειστικά διαδικτυακά εξ' αποστάσεως.

Οι διαδικτυακή σύνδεση θα γίνεται μέσω Microsoft Teams με ήχο και εικόνα από την αίθουσα διδασκαλίας. Οι φοιτητές/φοιτήτριες που θα ενώνονται διαδικτυακά πρέπει να έχουν το μικρόφωνό τους σε σίγαση και κλειστή κάμερα. Το μικρόφωνο θα ανοίγει μόνο όταν οι διδάσκοντες υποβάλουν ερώτηση σε συγκεκριμένο άτομο. Για άλλη επικοινωνία με τους διδάσκοντες ή το δια ζώσης ακροατήριο οι φοιτητές θα χρησιμοποιούν τη λειτουργία raise hand του Teams και θα καθορίζεται το άτομο το οποίο μπορεί να υποβάλει ερώτηση ή να απαντήσει σε ερώτηση ανά πάσα στιγμή.

Τα εργαστήρια/διαλέξεις δεν θα μαγνητοσκοπούνται, εκτός και αν το αποφασίσει η διδάσκουσα κατ' εξαίρεση.

Θα τηρείται παρουσιολόγιο, τόσο για το δια ζώσης ακροατήριο όσο και για το διαδικτυακό ακροατήριο. Ειδικά για τη δια ζώσης παρουσία, η καταγραφή φυσικής παρουσίας είναι απαραίτητη για σκοπούς ιχνηλάτησης σε περίπτωση ύποπτου ή και επιβεβαιωμένου περιστατικού COVID-19.

Οι εργασίες θα παραδίνονται διαδικτυακά στο Blackboard, με προθεσμία για ώρα και μέρα παράδοσης που θα δίνεται στην εκφώνηση της εκάστοτε εργασίας. Η βαθμολογία θα καταχωρείται επίσης στο Blackboard.

Όλοι όσοι συμμετέχουν σε δια ζώσης διάλεξη υποχρεούνται να φέρουν μάσκα προστασίας και να τηρούν τις αποστάσεις, όπως αυτά έχουν ανακοινωθεί από το Πανεπιστήμιο. Σε αντίθετη περίπτωση η διδάσκουσα θα ζητά από τα άτομα που παραβιάζουν τις οδηγίες να αποχωρούν από την αίθουσα.

Οι πιο πάνω οδηγίες, οι οποίες είναι συμπληρωματικές σε αυτές που έχει ανακοινώσει το Πανεπιστήμιο, δύναται να αλλάξουν βάσει της επιδημιολογικής εικόνας που θα επικρατήσει κατά τη διάρκεια του εξαμήνου.

Είναι εξαιρετικά σημαντικό να τηρούνται όλες οι οδηγίες. Συγχρόνως, χρειάζεται να είμαστε όλοι ευέλικτοι σε τυχόν αλλαγές που θα προκύψουν. Στόχος θα είναι πάντοτε η προσωπική ασφάλεια, η ασφάλεια της Πανεπιστημιακής κοινότητας και της κοινωνίας στο σύνολό της, όπως και η διατήρηση της υψηλής ποιότητάς διδασκαλίας και η επίτευξη όλων των μαθησιακών στόχων του μαθήματος.