Faglig innhold

Emnet vil inneholde terminologi, prinsipper og begrep for konstruksjon og virkemåte for ulike typer moderne datamaskiner og annet datateknisk utstyr.

Videre hvordan datamaskiner (og andre digitale maskiner) er bygget opp av kombinatoriske og sekvensielle byggeblokker. Oppbygging (organisering), virkemåte og realisering av datamaskiner og datamaskinsystemer.

Datamaskinkonstruksjon på forskjellige nivå, instruksjonsformat, adresseringsmodi, prosessorarkitekturer og -typer. Grensesnitt mellom maskinvare og programvare, sammenkobling av komponenter, avbrudd, busser, minnehierarki og hurtigbuffer (Eng. cache). Kort introduksjon til distribuerte systemer, innvevde ("embedded") systemer, parallelle datamaskiner, nye teknologier og nye anvendelser (applikasjoner).

Læringsutbytte

Kunnskaper:

• Studenten skal kjenne til datamaskiners konstruksjon og virkemåte, inkludert prinsippene for hvordan man oppnår høy effektivitet.
• Studenten skal forstå hvordan datamaskinens instruksjonssett realiserer grensesnittet mellom programvare og maskinvare på en effektiv måte.
• Studenten skal forstå hvordan man bygger enkle og effektive prosessorer, inkludert enkeltsykel, flersykel, og samlebåndsarkitekturer samt kjenne til prinsippene for hvordan avanserte prosessorer oppnår høy ytelse.
• Studenten skal forstå hvordan man konstruerer enkle aritmetiske-logiske enheter for heltall samt ha grunnleggende innsikt i flyttallsaritmetikk.
• Studenten skal forstå prinsippene bak hvordan man bygger effektive minnesystemer, inkludert hurtigbuffere og virtuelt minne.
• Studenten skal forstå begrensningene ved datamaskiner som benytter én prosessor samt hvordan multiprosessorer, grafikkprosessorer, og domene-spesifikke akseleratorer kan adressere disse begrensningene.

Ferdigheter:

• Studenten skal være i stand til å formulere enkle programmer i assemblykode.
• Studenten skal være i stand til å lese blokkdiagrammer.
• Studenten skal kunne relatere blokkdiagrammer og skjemategninger på ulike abstraksjonsnivå til hverandre.

Generell kompetanse:

• Studenten skal forstå den generelle virkemåten til en datamaskin og kunne anvende denne kunnskapen i prosjekter på alle abstraksjonsnivå.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og øvinger.

Øvingene er obligatoriske og dekker både teori og praksis. De teoretiske øvingene fokuserer på viktige konsepter i pensum, for eksempel ytelsesberegning, oversettelse fra instruksjoner til kontrollord, beregning av aksesstid på hurtigbuffere, og refleksjon rundt datamaskinens oppførsel. De praktiske øvingene fokuserer på assemblyprogrammering i simulatoren Ripes.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

TDT4100 Objektorientert programmering eller tilsvarende kunnskaper i høynivåprogrammering.

Kursmateriell

Patterson and Hennessy, Computer Organization and Design RISC-V Edition: The Hardware Software Interface (2nd Edition), Morgan Kaufmann Publishers, 2020, Paperback ISBN: 9780128203316, eBook ISBN: 9780128245583

Studiepoengreduksjon