Ενότητα 1η: Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ - Θεμελιώδεις αρχές λειτουργίας των υπολογιστών

Υπολογιστικά Συστήματα: ο κλασσικός υπολογιστής και τα ενσωματωμένα συστήματα. Αρχιτεκτονική υπολογιστών: υλικό και λογισμικό. Ιεραρχίες επιπέδων και διεπαφές. Βασικές Μονάδες. Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα. Το τρανζίστορ MOSFET και η λειτουργία του. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά και δυαδική λογική. Ιεραρχίες ψηφιακής σχεδίασης.

• Διαφάνειες ενότητας.

• Τα notebooks φορτώνονται στο online Chisel bootcamp.[Εναλλακτικό link 1] [Εναλλακτικό link 2] [Εναλλακτικό link 3].
• Notebook 1ης άσκησης [εμφάνιση].

Ενότητα 2η: Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών - (Instruction Set Architectures - ISA)

Ο επεξεργαστής και τα μέρη του. Είδη μικροεπεξεργαστών. Το μοντέλο von Neumann. Εκτέλεση εντολών: ο κύκλος μηχανής. Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών: οι διαθέσιμες λειτουργίες, η μορφή των δεδομένων εισόδου-εξόδου, οι μέθοδοι προσπέλασης μνήμης, οι χώροι προσωρινής αποθήκευσης, οι διακοπές και καταστάσεις σφάλματος. Κωδικοποίηση εντολών. Εντολές αριθμητικών και λογικών πράξεων, μεταφοράς δεδομένων και διακλάδωσης. Προέλευση δεδομένων και προσπέλαση μνήμης. Η εξέλιξη των αρχιτεκτονικών συνόλου εντολών.

• Διαφάνειες ενότητας.

• RISC-V: Παραδείγματα κωδικοποίησης εντολών.
• Μηχανισμός κλήσης συναρτήσεων και RISC-V.
• Σχηματισμός διευθύνσεων μνήμης.
• Εντολές Διακλάδωσης.

• Notebook 2ης άσκησης [εμφάνιση].
• Notebook 3ης άσκησης [εμφάνιση].
• Notebook 4ης άσκησης [εμφάνιση].
• Notebook 5ης άσκησης [εμφάνιση].
• Notebook 6ης άσκησης [εμφάνιση].

Ενότητα 3η: Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας - σχεδιασμός και λειτουργία μιας απλής ΚΜΕ

Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας (ΚΜΕ). Σχεδίαση μιας απλής ΚΜΕ. Αριθμητική-Λογική Μονάδα (ΑΛΜ). Συστοιχία καταχωρητών (register file). Μονοπάτι δεδομένων (datapath). Μονάδα ελέγχου (control unit). H "μνήμη εντολών". Σχηματισμός διεύθυνσης επόμενης εντολής. Ο κύκλος μηχανής: Instruction Fetch (IF), Instruction Decode (ID), Execute (EX), Data Memory Access (DM), Write Back (WB). Εκτέλεση εντολών αριθμητικών-λογικών πράξεων. Εκτέλεση εντολών διακλάδωσης. Εκτέλεση εντολών load-store.

• Διαφάνειες ενότητας.

• Notebook 7ης άσκησης [εμφάνιση].

Ενότητα 4η: Απόδοση ΚΜΕ - Μέτρηση και τεχνικές βελτίωσης απόδοσης

Απόδοση ΚΜΕ. Χρόνος εκτέλεσης προγραμμάτων. Συγκρίνοντας υπολογιστές. Βασικά μεγέθη μέτρησης απόδοσης ΚΜΕ. Συσχέτιση απόδοσης με λογισμικό. Χρόνος εκτέλεσης σε ΚΜΕ. Ο «νόμος» του Amdahl. ΚΜΕ ενός και πολλαπλών κύκλων. Μονάδα ελέγχου σε ΚΜΕ πολλαπλών κύκλων. Μικροπρόγραμμα. Απόδοση ΚΜΕ πολλαπλών κύκλων.

• Διαφάνειες ενότητας.

• Notebook 8ης άσκησης [εμφάνιση].