DM548: Computerarkitektur og systemprogrammering

15015001 (tidligere UVA) er identisk med denne kursusbeskrivelse. 

Ingen

Stoffet fra DM550: Introduktion til Programmering (10 ECTS) forudsættes kendt.
Kurset kan ikke følges hvis DM544 er bestået, eller hvis DM544 indgår obligatorisk i din studieordning.

Introduktion af computerarkitektur, fra logikniveauet over mikroprogramniveauet til det konventionelle ISA niveau. Desuden vigtige komponenter i lagerhierarkiet, busarkitekturer og organiseringen af moderne pipelinede CPU'er. Derudover indføres de vigtigste aspekter af et systemprogrammeringssprog.

Kurset bygger på DM550, DM519 og DM507, og giver fagligt grundlag for kurserne DM510 og DM546.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• viden om principper for konstruktion af computerhardware og styresystemer, herunder distribuerede og parallele systemer
  
• at forstå elementære logik-diagrammer, og at kunne udtrykke funktionaliteten af basale CPU komponenter i form af sådanne
• at kunne udtrykke funktionaliteten af en ISA niveau instruktion ved fortolkning på en underliggende (mikro)maskinarkitektur, at kunne fortolke almindelige binære heltals og flydende tals repræsentationer, og at kunne konvertere mellem disse
• at kende og kunne forklare de forskellige lagerkomponenters egenskaber og begrænsninger, herunder deres adresseringsstruktur, samt vurdere ydeevnen af et flerniveau lagerhierarki
• at kunne forklare og diskutere moderne CPU'ers interne udnyttelse af parallelisme i form af pipelining, begrænsninger af denne samt fordeling af opgaver på flere funktionelle enheder
• at kunne forklare og diskutere computeres indre opbygning og interne kommunikationsveje på et overordnet plan, herunder kommunikation med ydre enheder samt afbrydelser fra disse
• at kunne udtrykke funktionaliteten af en given algoritme som et assemblerprogram, herunder at kunne bringe et sådant program til udførelse på en konkret maskine
• at kunne udtrykke funktionaliteten af en given algoritme som et systemprogram, herunder at kunne bringe et sådant program til udførelse på en konkret maskine

For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• fortolke elementære logik-diagrammer og sandhedstabeller, samt udtrykke funktionaliteten af basale CPU komponenter i form af sådanne, specielt at kunne udnytte rekursive definitioner til minimering af den længste sti
• udtrykke funktionaliteten af en ISA niveau instruktion ved fortolkning på en underliggende (mikro)maskinarkitektur
• fortolke almindelige binære heltals og flydende tals repræsentationer, og at kunne konvertere mellem disse
• forklare de forskellige lagerkomponenters egenskaber og begrænsninger, herunder deres adresseringsstruktur, samt vurdere ydeevnen af et flerniveau lagerhierarki
• forklare og diskutere moderne CPU'ers interne udnyttelse af parallelisme i form af pipelining, begrænsninger af denne samt fordeling af opgaver på flere funktionelle enheder
• forklare og diskutere computeres indre opbygning og interne kommunikationsveje på et overordnet plan, herunder kommunikation med ydre enheder samt afbrydelser fra disse
• udtrykke funktionaliteten af en given algoritme som et assemblerprogram, herunder at kunne bringe et sådant program til udførelse på en konkret maskine
• udtrykke funktionaliteten af en given algoritme som et system program, herunder at kunne bringe et sådant program til udførelse på en konkret maskine

Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Det digitale logikniveau, mikroarkitekturniveauet, herunder pipelining og andre ydelsesforbedringer samt cache-lagre
• ISA-niveauets instruktiontyper, -formater og adresseringsmetoder, datatyper og talrepræsentationer samt assemblerprogrammering.
• Et systemprogrammeringssprog, herunder: variabler og operatorer, funktioner, pointere, rekursion, I/O, og basale datastrukturer.

Se BlackBoard for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

• Introfase: 42 timer
• Træningsfase: 28 timer, heraf, eksaminatorie: 14 timer og laboratorieøvelser: 14 timer
• Studiefase: 32 timer

Aktiviteter i studiefasen: anvendelse af den tilegnede viden i projekter.