Architectuur en Computerorganisatie

Architecture and Computer Organisation

Studiewijzer 2015/2016

Globale inhoud

De ontwikkeling van moderne computertechnologieën vereist professionals, met een achtergrond uit alle informatica domeinen, die zowel hardware als software begrijpen. De interactie tussen de hardware en software op een verscheidenheid van niveaus biedt ook een kader voor het begrijpen van de fundamenten van de informatica. Of uw primaire interesse hardware of software, informatica of elektrotechniek is, de centrale ideeën binnen dit vak blijven hetzelfde. Dit vak zal daarom de relatie tussen hardware en software tonen en richten op de concepten die de basis vormen voor de huidige computers.

Dit vak geeft een overzicht van de architectuur en organisatie van een computer, bestaande uit een CPU, geheugen, I/O organisatie, en randapparatuur. De nadruk zal liggen op de fundamentele concepten van de computer architectuur, machine instructies, geheugentoegang en opslag, uitvoering van instructies, assembleertaal, computer organisatie; data representatie, digitaal rekenen, het geheugen en adresseermethoden, procedures en interrupts; conditionele verwerking.

Bovendien zal, met de kennis van de grondbeginselen van de computerarchitectuur, het voor de student mogelijk zijn om zelf een architectuur te bouwen en te programmeren in C of in assembler. Dit wordt enerzijds gefaciliteerd met een bit en cycle accurate simulator en anderzijds met fysieke componenten. Dit weerspiegelt onder andere dat, bij het ontwerpen van processoren, het hardware/software co-design concept belangrijk is.

Omdat dit vak het hart van de hedendaagse computer behandelt en de computer zowel het studieobject als het gereedschap van de informaticus is, is de relatie met andere vakken expliciet én impliciet onvermijdelijk.

Aangezien in dit vakgebied het Engels de lingua franca is geworden zal als aanloop alleen het onderwijsmateriaal in het Engels zijn. Voor al het overige blijft Nederlands de voertaal. Een ieder is vrij om te kiezen tussen het Nederlands en het Engels voor wat betreft in te leveren materiaal, maar moet daarvoor eerst toestemming krijgen van de assistenten of docent.

Studiemateriaal

Literatuur

• Computer Organization and Design, Fourth Edition: The Hardware/Software Interface, Da- vid A. Patterson, John L. Hennessy, The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design, ISBN-1:978-0123747501, Paperback

Leerdoelen

Aan het eind van deze cursus, kan de student:

• aangeven uit welke deelsystemen een computersysteem is opgebouwd
• de executie tijden vergelijken van een gegeven programma op verschillende computer systemen gespecificeerd door bepaalde karakteristieken
• uitleggen wat het gedrag van elke deelsysteem is
• uitleggen hoe deze deelsystemen samen het gedrag van het computersysteem bepalen
• kan de hiërarchische organisatie van een computer beschrijven aan de hand van de deelsystemen
• binaire representaties lezen en schrijven van integers en floating point nummers
• een architectuur bouwen uit de basis componenten
• deze programmeren met een assembleertaal
• traceren van de doorgang van een opeenvolging van instructies door een multi-stage pipeline en de data- en control hazards identificeren
• de data- en control hazards identificeren en oplossen in een programma geschreven in een assembleertaal
• de code en data tussen de niveaus van een memory hiërarchie traceren
• de eigenschappen en de toepassingen van verschillende I/O apparaten typeren
• zich nauwkeurig uitdrukken met gebruik van passende vakterminologie
• nauwgezet en volhoudend debuggen door analytisch denken
• een lab-rapport schrijven
• De student vertoont quasi-reflectief gedrag op gelezen literatuur en tekstboeken en vertoont eigenaarschap over diens (vakinhoudelijke) ontwikkeling. De student begrijpt wat er verwacht wordt op de universiteit ten aanzien van diens houding en verantwoordelijkheden en kan zelfstandig kennis vergaren.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• (Computer)practicum
• Zelfstudie

In de practica worden de diverse onderdelen, behandeld in het hoorcollege, nader bekeken. Door zelf gebouwde en geprogrammeerde ontwerpen in een simulatie omgeving tot leven te laten komen. Bovendien is er ook ruimte om met hardware een deel van de computer architectuur zelf te bouwen.

Elk hoofdstuk van het boek zal worden afgerond met een wekelijkse formatieve toets. De summatieve toetsing zal gedaan worden in een deel- en een eindtoets. In de beoordeling zullen ook practicum-verslagen meegewogen worden.

Verdeling leeractiviteiten

Academische vaardigheden

• Wetenschappelijke verslaglegging
• Experimentele vaardigheden
• Modellering en representatie
• Analytisch denken
• Samenwerken

De beoordeling van deze vaardigheden wordt gedaan op basis van lab-reports en het verslag. Bovendien wordt ook de academische werkhouding meegenomen in de beoordeling van de practica.

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Voor practica en werkgroepbijeenkomsten met opdrachten geldt een aanwezigheidsplicht. Wanneer studenten niet voldoen aan deze aanwezigheidsplicht kan dit als gevolg hebben dat het onderdeel niet met een voldoende kan worden afgerond.
  

Aanvullende eisen voor dit vak:

Aanvullende eisen voor dit vak:

Voor het practicum geldt een aanwezigheidsplicht van 100%. Wanneer een onderdeel wordt gemist, zonder goedkeuring van een voorafgaand afwezigheidsverzoek, zal dit onderdeel niet opnieuw worden aangeboden. Echter als u onverhoopt absent bent wegens onvermijdbare omstandigheden (bv. gezondheid) dient de docent op de hoogte gebracht te worden via e-mail en zo spoedig mogelijk overleg over inhaal mogelijkheden. Ervaring leert dat de slagingskans aanzienlijk toeneemt wanneer de aanwezigheid bij colleges hoger is dan 80%.

Tijdens het college en practica worden aanwezigheidslijsten ingevuld. Dit om snel te kunnen achterhalen wie benaderd dient te worden.

Toetsing

De summatieve toetsing zal plaatsvinden in een deel- en een eindtentamen. In de beoordeling zullen ook lab-reports meegewogen worden. Bij het missen van een deadline voor de lab-reports zal het toegekende cijfer worden verlaagd met een punt per dag gerekend vanaf de deadline (na 5 dagen wordt het lab-report niet meer beoordeeld). Datum, plaats en tijdstip van een eventuele herkansing van practicum onderdelen wordt in nader overleg bepaald en kan alleen worden gedaan als het practicumwerk voor het verstrijken van de deadline is afgerond.

NB. Je hebt alleen recht om deel te nemen aan de herkansing van een vak als je ook aan het eerste tentamen of eerste toetsmoment hebt deelgenomen en aan alle samenstellende voorwaarden (o.a. aanwezigheidsplicht, verplichte opdrachten etc.) hebt voldaan. Als dat het geval is en je haalt het tentamen niet, word je automatisch aangemeld voor het hertentamen. Als je niet aan alle voorwaarden hebt voldaan of niet deelneemt aan de eerste tentamenkans, word je niet ingeschreven voor de herkansing en moet je het vak het jaar daarna opnieuw doen. Als je om aantoonbare zwaarwegende redenen niet aan alle samenstellende onderdelen kunt voldoen of niet kunt deelnemen aan de eerste tentamenkans, dien je je voorafgaand aan het toetsingsmoment (tentamen, inleveren opdracht, inleveren paper etc.) te melden bij de studieadviseurs. In geval van aantoonbaar zwaarwegende omstandigheden wordt er dan in samenspraak met de docent gekeken of er een andere oplossing mogelijk is.

Opdrachten

Lab-report

• Elk practicum opdracht wordt afgerond met een zogenaamd lab-report. De opdrachten voor deze practica komen beschikbaar in Blackboard. Al het geproduceerde materiaal wordt ook via Blackboard ingeleverd.

Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:

•    Naam opdracht 1 : beschrijving 2
•    Naam opdracht 2 : beschrijving 1
•    ....

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene ‘Fraude- en plagiaatregeling’ van de UvA. Onder plagiaat of fraude wordt verstaan het overschrijven van het werk van een medestudent dan wel het kopiëren van wetenschappelijke bronnen (uit bijvoorbeeld boeken en tijdschriften en van het Internet) zonder daarbij de bron te vermelden. Uiteraard is plagiaat verboden. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd en streng tegen opgetreden. Bij verdenking van plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Wanneer de examencommissie overtuigd is dat er plagiaat gepleegd is dan kan dit maximaal leiden tot een uitsluiting van al het onderwijs van de opleiding voor een heel kalenderjaar. Zie voor meer informatie over het fraude- en plagiaatreglement van de Universiteit van Amsterdam.www.uva.nl/plagiaat

Weekplanning

Rooster

Contactinformatie

Coördinator

• drs. A. van Inge