معماری کامپیوتر

در درس ساختار و زبان کامپیوتر، دانشجویان با اجزای مختلف کامپیوتر و نحوه‌ی تعامل آن‌ها در اجرای دستورالعمل‌های یک برنامه آشنا شدند. در این درس، هدف اصلی آموزش نحوه‌ی طراحی و پیاده‌سازی این اجزا و تکنیک‌های مختلف پیاده‌سازی معماری‌های متفاوت برای کاربردهای مختلف است.

• مروری بر اجزای پایه و تاریخچه‌ی کامپیوتر
  • یادآوری مدارهای ترکیبی و ترتیبی، مزیت‌های تکنولوژی دیجیتال نسبت به آنالوگ، مالتی پلکسر، دیکودر، گیت سه‌حالته، گذرگاه (باس)
  • سطوح تجرید و توصیف کامپیوتر
  • تاریخچه و مرور نسل‌های کامپیوتر
• نمایش اعداد
  • مرور و آموزش انواع شیوه‌های سیستم‌های نمایش دیجیتال برای اعداد علامت‌دار و بدون علامت، صحیح و ممیز شناور، بررسی دقت مطلق و نسبی و بازه‌ی نمایش
• تعریف و اندازه‌گیری کارایی پردازنده و کامپیوتر
  • عوامل موثر در کارایی کامپیوتر
  • تعریف کارایی (معکوس زمان اجرا)
  • فرمول کارایی
  • افزارسنجی (Benchmarking) و نمونه‌های آن
• طراحی واحد اجرایی (یا مسیر داده=Data path) و کنترل سیم‌بندی‌شده
  • مروری بر مدهای آدرس دهی
  • مروری بر سطح و زبان انتقال بین ثبات (RTL)
  • معماری مجموعه‌‌دستورالعمل (Instruction Set Architecture)
  • تحلیل و طراحی گام به گام یک پردازنده‌ی نمونه (Mips)
  • بررسی پیاده‌سازی وقفه و روش سرکشی
  • توصیف و طراحی واحد کنترل
• واحد کنترل ریزبرنامه‌پذیر
  • مرور کاستی‌ها و مزایای نسبی این نوع کنترل به کنترل سیم‌بندی‌شده
  • بررسی معماری نمونه و مثال
• سیستم حافظه
  • طرز کار و معرفی انواع حافظه و سلسله مراتب آن
  • حافظه‌ی نهان و بررسی انواع نگاشت‌های مستقیم، کاملا شرکت‌پذیر و شرکت‌پذیر مجموعه‌ای
• الگوریتم‌های حسابی
  • الگوریتم‌های جمع، تفریق، ضرب و تقسیم
  • معماری‌های حسابی
  • ضرب با کدگذاری بوت (Booth) و آرایه‌ای
• مروری برروش‌های I/O
  • روش‌های دست‌تکانی (Handshaking)
• معماری‌های پیشرفته
  • مروری بر روش‌های تسریع و موازی‌سازی
  • بررسی اجمالی معماری پایپلاین و زمان اجرا در آن

• تمرین‌های نظری: ۳ نمره
• آزمون‌‌های میان‌ترم و پایانی: ۱۵ نمره
• آزمونک‌ها: ۲ نمره