CS4200 / 5200: Datorarkitektur, våren 2012

Time & Loc .: MW 16:30 – 17:45, ENG 109
Instruktör: Dr. Xiaobo (Joe) Zhou
Kontor: 199 Engineering
Kontortider: MW 15:00 – 16:00
Telefon: 719-255-3493
E-post: zbo@cs.uccs.edu
Kursplan: PDF
Föreläsningsanteckningar: PDF

Kursbeskrivning

Datorarkitektur är vetenskapen och konsten att välja och koppla samman hårdvarukomponenter för att skapa en dator som uppfyller funktionella, prestanda och kostnadsmål. I den här kursen kommer du att lära dig att utforma en korrekt enkel processor-dator, inklusive processor-datapath, processorkontroll, optimering av rörledningar, parallellitet på instruktionsnivå och multi-core, minne / cache-system och I / O. Du kommer att se att ingen magi krävs för att designa en dator. Du kommer att lära dig att kvantitativt mäta och utvärdera prestandan hos design.

Denna kurs tjänar dig på två sätt. Först, för dem som kommer att fortsätta inom datorarkitektur, ger det grunden för detaljerad erfarenhet som krävs för att ta mer avancerade kurser. För det andra, för de studenter som inte fortsätter i datorarkitektur, ger det en djupgående förståelse för den inre funktionen av moderna datorer, deras utveckling och avvägningar som finns vid hårdvaru- / mjukvarugrensen. Det stelnar också en intuition om varför hårdvara är som den är.

Meddelande

Vad är nytt?

• 23 april: Det finns ingen klass på ons, 25 april. Nästa klass kommer att vara den 30 april.
• 18 april: läxuppgiften om Memory Hierarchy är tillgänglig; beroende klasstid 30 april (måndag). Se det till Memory .
• 18 april: Påminnelse: projektet avslutas med en demo i klasstiden den 2 maj (ons); Se HTML för detaljer. Du bör se till att simulatorn fungerar på din bärbara dator.
• 30 mars: läxuppgiften om rörledning är tillgänglig; beroende klasstid 9 april (måndag). Det är vid rörledningen .
• 19 mars: Resultaten från midterm släpptes i dagens klass. Om du missade dagens klass, kom till mitt kontor för att hämta ditt halvtidsresultat. Det finns också några graderade läxuppgifter för hämtning från mitt kontor (jag släppte i klassrummet men hämtade inte). Gör det så snart.
• 22 februari: läxuppgiften på Datapath är tillgänglig; på grund av klasstid den 29 februari. Se den till Datapath .
• 22 februari: Observera att läsuppgiften jag förlängs till 5 mars, måndag, klasstid.
• 13 feb: läxorna på ISA är tillgängliga; på grund av 20 feb klass (Mond); Se den till ISA .
• 1 feb: läxorna om utvärdering av prestanda finns tillgängliga; på grund av klasstid 8 februari (ons). Se den till Prestationsutvärdering . Vänligen lägg det i ett kuvert / mapp för turn-in.
• 3 jan: läroboken, kursplanen, information om föreläsningsanteckningar finns tillgänglig.

Läsning och projektuppgifter

• Läsuppgift 1: Läsning-1 , på grund av 29 februari klasstid.
• Projekt: HTML ; på grund onsdag den 2 maj, klasstid (demonstration kan förväntas i labb eller dina egna bärbara datorer).

Obligatoriska bakgrunder

• Förutsättning: CS2160 “Computer Organization and Assembly Language Programming” eller motsvarande.
• Kunskap om ett högnivåspråk (C / C ++, Java eller c # är ett ok alternativ) och datastrukturer.
• Förståelse för programmeringssamlingsprogram (MIPS och / eller IBM PC): opcoder, operander etc.
• Om du vill ta kursen utan förutsättning måste du få tillstånd från instruktören.

Lärobok

• Krävs: JL Hennessey och DA Patterson, “Computer Architecture: A Quantitative Approach”, Morgan Kaufman, 5: e upplagan (2011). Texten kan kompletteras med några ytterligare läsuppgifter.

• Referens (och obligatoriskt): DA Patterson och JL Hennessey, “Computer Organization and Design: The Hardware / Software Interface”, Morgan Kaufman, den fjärde upplagan (2008). Jag hoppas att CS2160-instruktörer har sagt att boken behövs för CS4200 / 5200. Vissa material som omfattas finns i referensboken, men föreläsningsanteckningarna och bilderna är självinnehållande.

Kursmål och tentativa scheman

• Introduktion av datorarkitektur (1-2 föreläsningar)
• Kvantitativt mått på designprestanda (3 föreläsningar)
• MIPS Instruktionsuppsättning Arkitekturer (1 föreläsning)
• Instruktionsuppsättning principer och exempel (2 föreläsningar)
• Processdesign: Data Path and Control Unit (2-3 föreläsningar)
• Pipelining Datapath and Control (2-3 föreläsningar)
• Pipelining Hazards (2-3 föreläsningar)
• Parallellism på instruktionsnivå (2 föreläsningar)
• Memory Subsystem: Caches (6 föreläsningar)
• Memory Subsystem: Virtual Memory (1-2 föreläsningar)
• In- / utgångssystem: Gränssnitt I / O till CPU (2-3 föreläsningar)
• Server virtualisering och datacentrar (1 ~ 2 föreläsningar)

Examensplaner

• Midtidsplanering: 16:30 – 17:45 ons, 7 mars 2012; i klassrummet; Ingen sminkprövning.
• Slutprov (FIRM): 16:30 – 19:00, ons, 9 maj 2012; i klassrummet; Ingen sminkprövning.
• Alla tentamina är nära bok och slutnot. Du har dock rätt att bära ett hjälpsida på dubbelsidan på 8,5 med 11 tum.
• Exempel i PDF

berättar bara vad som är det grundläggande formatet och stilen för tentor, ingenting relaterat till innehållet.

• Det bästa sättet att förbereda sig för tentor är att göra om föreläsningsexempel och läxauppgifter, granska läroboken enligt föreläsningsanteckningarna och naturligtvis delta i alla föreläsningar.
• Om du schemaläggar en annan tentamen som överlappar dessa tentor måste du ordna med den andra instruktören för att ta examen vid en annan tidpunkt.
• Vid eventuella förändringar kommer det att tillkännages i klassen och på kursens webbplats 1-2 veckor innan ändringen.

Betygsskala

BetygsprocentGränsfall kommer att lösas genom att studentens deltagande i klassen ger intelligenta frågor, informativa kommentarer och konstruktiv kritik.

Alla examina kommer att betygsättas av institutorn själv.

Närvaropolicyn är som följer: Det kommer att finnas en del närvaroark som sänds ut på slumpmässiga tidpunkter under semestern. Varje student får en frånvaro under termin av någon anledning. För varje extra frånvaro reduceras närvaroprocenten proportionellt. Undantag från denna policy kommer endast att göras i extrema fall på grund av omständigheter utanför din kontroll och som var oförutsedda i början av termin (t.ex. sjukdom). Du måste lämna övertygande bevis, till exempel brev från dina läkare vid sjukdom. Om du är medveten om klasser du kommer att behöva missa på grund av affärs- / fältresor eller atletiska evenemang, vänligen diskutera med instruktören i början av termin. Om du anländer för sent eller lämnar tidigt, kan du vara markerad frånvarande för den klassen.

Det kommer att finnas ett tre veckors projekt med C / C ++. För CS5200-deltagare måste du göra projektet individuellt. CS4200-deltagare bör göra projektet i team; lagkamraterna kan utses av instruktören (baserat på slumpmässigt urval) innan projektet släpps. Projektet är att utforska en liten utvidgning till ett koncept som vi studerar i klassen, eller att validera experimentella data i en del papper. Mer information om projektet kommer att finnas tillgängligt när termin fortskrider.

Kurspolicy

• Den sista dagen att släppa utan särskilt tillstånd från din dekan: 30 mars 2012
• Om du har ett funktionshinder som du begär boende, uppmuntras du att kontakta kontoret för funktionshinder inom den första lektionsveckan. Kontoret för funktionshinder ligger i Main Hall # 105. (Telefonnummer # 255-3354)
• Studenter måste delta i alla föreläsningar. Föreläsningar som saknas är extremt riskabla eftersom undervisningstakten är snabb och kursen är tung!
• Läxor, läsning och projektuppgifter är en viktig del av kursen och ska genomföras individuellt. Uppdrag ska förfallas i klassen på förfallodagen i papperskopia. Ingen e-postinlämning.
• Sen läxor, läsning och inlämning av projekt: tappar 30% av sitt värde per dag, utom under extrema icke-akademiska omständigheter, t.ex. sjukdom. I sådana fall måste du tillhandahålla tillräckligt och övertygande bevis, dvs dokument från läkarna.
• För FAIRNESS, inga sminkundersökningar, utom under extrema icke-akademiska omständigheter, såsom sjukdom. I sådana fall måste du tillhandahålla tillräckligt och övertygande bevis, dvs dokument från läkarna.
• Efterlevnaden av universitetets etiska kod kommer att övervakas och tillämpas strikt. Detta kommer att vara tillämpligt på uppdrag, projekt och prov.
• Överträdelser av akademisk integritet, såsom plagiering, fusk vid en tentamen etc., kommer att resultera i en serie åtgärder och påföljder inklusive eleven som misslyckas klassen.
• Allt arbete som lämnas in för en betyget måste innehålla följande uttalande och vara undertecknat och daterat. Om detta saknas eller inte är undertecknat och daterat, kommer arbetet att returneras oklassificerat.
  • Jag har varken gett eller fått obehörig hjälp med detta arbete.
  • Signerad:
  • Datum:

Länkar till datorarkitekturer och informationssäkerhetsrelaterade webbplatser

• Webblänk till “Computer Architecture”
• Webblänk till “Datororganisation och design: Hårdvara / mjukvarugränssnitt”
• Webblänk till “Computer Architecture: A Quantitative Approach”
• Webblänk till systemutvärderingskommittén
• Webblänk till Transaction Processing Council
• Webblänk av National Security Agency
• Webblänk till NIST, Computer Security Division, Computer Security Resource Center
• Webblänk med gemensamma kriterier för utvärdering av informationsteknologi
• Webblänk till US Department of Homeland Security
• Webblänk till ITU (International Telecommunication Union)
• Webblänk till Internet Society (ISOC)
• Webblänk till Internet Engineering Task Force (IETF)
• Webblänk till Internet Architecture Board (IAB)
• Webblänk till International Organization for Standardization (ISO)
• Webblänk till IEEE Computer Society
• Webblänk för Association for Computing Machinery (ACM)
• Webblänk av USENIX: Advanced Computing Systems Association

Länkar till originaltexten: http://www.cs.uccs.edu/~xzhou/teaching/CS4520/CS4520_Spring12.html