Architectuur en Computerorganisatie

Architecture and Computer Organisation

Eigenaar	Bachelor Informatica
Coördinator	drs. A. van Inge
Onderdeel van	Bachelor Informatica, jaar 1Dubbele bachelor Wiskunde en Informatica, jaar 2

Studiewijzer 2019/2020

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.

Studiemateriaal

Literatuur

• David A. Patterson, John L. Hennessy, 'Computer Organization and Design': 5th edition 'The Hardware/Software Interface', The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design, ISBN:978-0-12-407726-3, Paperback ~ €50, –

Practicummateriaal

• PYNQ - FPGA boards wordt beschikbaar gesteld

Software

• SIM-PL wordt beschikbaar gesteld

Overig

• http://staff.science.uva.nl/~toto/a&co/a&co.html

Leerdoelen

• aangeven uit welke deelsystemen een computersysteem is opgebouwd, uitleggen wat het gedrag van elke deelsysteem is, uitleggen hoe deze deelsystemen samen het gedrag van het computersysteem bepalen
• de executie tijden vergelijken van een gegeven programma op verschillende computer systemen gespecificeerd door bepaalde karakteristieken
• 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
• the students understand the bascis of assembly programming and are able to use them to read and write simple routines. // deze programmeren met een assembleertaal
• the students understand the principles of pipelinening, and can trace teh flow ... and identify .. \\ traceren van de doorgang van een opeenvolging van instructies door een multi-stage pipeline
• de data- en control hazards identificeren en oplossen in een programma geschreven in een assembleertaal
• the students know the memory hierachy principles, caching, and spatial and temporal locality, and can apply them to trace the data ... // de code en data tussen de niveaus van een memory hiërarchie traceren
• zich nauwkeurig uitdrukken met gebruik van passende vakterminologie
• nauwgezet en volhoudend debuggen door analytisch denken
• the student can understand the architecture by using emulation and simulation to build an architecture out of components // architectuur bouwen uit de basis componenten

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Laptopcollege
• Zelfstudie
• Hoorcollege 4 uur/week
• Practicum 8 uur/week
• Zelfstudie ~8 uur/week

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

De summatieve toetsing zal gedaan worden in een deel- en een eindtoets. In de eindbeoordeling zullen ook de antwoorden op de vragen van de practica meegewogen worden.

Verdeling leeractiviteiten

Academische vaardigheden

• Experimentele vaardigheden
• Academische houding (zie ook: Kennistheorie of epistemologie)
• Samenwerken

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:

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 onvoorziene omstandigheden (bv. gezondheid) dient de coördinator op de hoogte gebracht te worden via e-mail en daarna zo spoedig mogelijk contact voor het bepalen van een inhaalmogelijkheden.

Ervaring leert dat de slagingskans aanzienlijk toeneemt wanneer uw aanwezigheid bij colleges hoger is dan 80%.

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

Toetsing

Onderdeel en weging	Details	Opmerkingen
Eindcijfer
65% Hertentamen	Moet ≥ 5 zijn
65% Tentamen	Moet ≥ 5 zijn	Allows retake
50% Deeltentamen 1
50% Deeltentamen 2
35% Lab-rapporten	Moet ≥ 5 zijn	Allows retake

De summatieve toetsing zal plaatsvinden in een deel- en een eindtentamen. In de beoordeling zullen ook de ingeleverde   lab- rapporten meegewogen worden.

Bij het missen van een deadline worden de practicum antwoorden niet meer beoordeeld. Datum, plaats en tijdstip van een eventuele herkansing van een practicum onderdeel wordt in nader overleg met de coördinator bepaald en kan alleen worden gedaan als het practicumwerk voor het verstrijken van de deadline is afgerond.

Bovendien moet het eindcijfer (samengesteld uit tentamencijfer ern practicumcijfer) >= 5,5 zijn. (Zie OER-A)

Inzage toetsing

De datum, het tijdstip en de locatie van het inzagemoment staan in het rooster in DataNose.

Het contact opnemen dient binnen een week na bekendmaking van de cijfers te geschieden.

Opdrachten

Practica experimenten

• Elk practicum experiment wordt afgerond met het digitaal inleveren van de antwoorden op de practica vragen. Het practicum is beschikbaar via Blackboard. Al het geproduceerde materiaal wordt via Blackboard ingeleverd.

Fraude en plagiaat

Over het algemeen geldt dat elke uitwerking die je inlevert ter verkrijging van een beoordeling voor een vak je eigen werk moet zijn, tenzij samenwerken expliciet door de docent is toegestaan. Het inzien of kopiëren van andermans werk (zelfs als je dat hebt gevonden bij de printer, in een openstaande directory of op een onbeheerde computer) of materiaal overnemen uit een boek, tijdschrift, website, code repository of een andere bron - ook al is het gedeeltelijk - en inleveren alsof het je eigen werk is, is plagiaat.

We juichen toe dat je het cursusmateriaal en de opdrachten met medestudenten bespreekt om het beter te begrijpen. Je mag bronnen op het web raadplegen om meer te weten te komen over het onderwerp en om technische problemen op te lossen, maar niet voor regelrechte antwoorden op opgaven. Als in een uitwerking gebruik is gemaakt van externe bronnen zonder dat een bronvermelding is vermeld (bijvoorbeeld in de rapportage of in commentaar in de code), dan kan dat worden beschouwd als plagiaat.

Deze regels zijn er om alle studenten een eerlijke en optimale leeromgeving aan te kunnen bieden. De verleiding kan groot zijn om te plagiëren als de deadline voor een opdracht nadert, maar doe het niet. Elke vorm van plagiaat wordt bestraft. Als een student ernstige fraude heeft gepleegd, kan dat leiden tot het uitschrijven uit de Universiteit. Zie voor meer informatie over het fraude- en plagiaatreglement van de Universiteit van Amsterdam: www.student.uva.nl

Weekplanning

Rooster

Het rooster van dit vak is in te zien op DataNose.

Aanvullende informatie

Voorkennis voor dit vak (bijvoorbeeld opgedaan tijdens het VWO keuzevak Informatica) is zeker niet noodzakelijk; op zijn hoogst een pre. (zie quote)

Epictetus (c. 55 – c. 135 AD) Book II, ch. 8. (- Verzameld werk, Vertaald door Gerard Boter en Rob Brouwer; Hoofdstuk 17)
 - Het is onmogelijk iets te leren waarvan je denkt dat je het al weet -

Verwerking vakevaluaties

Hieronder vind je de aanpassingen in de opzet van het vak naar aanleiding van de vakevaluaties.

Contactinformatie

Coördinator

• drs. A. van Inge