Architektura komputerów i sieci

obowiązkowe

Wstęp do programowania 1000-211bWPI

Na wykładzie omawiane są architektura, budowa i zasady działania współczesnych komputerów i sieci komputerowych.

* Podstawy techniki cyfrowej

** Sygnały binarne

** Podstawowe bramki logiczne: AND, OR, NOT, NAND, NOR, EX-OR, EX-NOR

** Pomocnicze układy cyfrowe: bramka transmisyjna, bufor trójstanowy

** Układy kombinacyjne

** Przykłady układów kombinacyjnych: sumator, multiplekser, demultiplekser

** Układy sekwencyjne

** Przykłady układów sekwencyjnych: przerzutnik RS, przerzutnik D

** Ograniczenia technologiczne: fan-in, fan-out, czas propagacji, margines

zakłóceń, zależność mocy przełączania od częstotliwości przełączania

** Prawo Moore'a

** Układy wrażliwe na ładunki elektrostatyczne

* Architektura komputera

** Model von Neumanna

** Architektura typu Harward i Princeton

** Architektury wieloprocesorowe, wielordzeniowe

** Reprezentacja danych: liczby całkowite, liczby ułamkowe, napisy

** Porządek bajtów

* Mikroprocesor

** Rejestry

** Lista instrukcji

** Tryby adresowania argumentów

** Cykl rozkazowy, cykl procesora, cykl zegara

** Przetwarzanie potokowe

** Zrównoleglanie wykonania: architektura superskalarna, wektorowa i procesory

z bardzo długim słowem instrukcji

** CISC i RISC

** Poziomy ochrony

** System przerwań, wyjątki

** Segmentacja, stronicowanie

** Obsługa wejścia-wyjścia

** DMA

* Pamięci

** Hierarchia pamięci

** Półprzewodnikowe pamięci nieulotne: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH

** Półprzewodnikowe pamięci o dostępie swobodnym RAM: statyczne SRAM,

dynamiczne DRAM, asynchroniczne, synchroniczne (SDRAM, DDR-RAM)

** Pamięci podręczne

** Dyski magnetyczne

** Dyski optyczne

** Dyski magnetyczno-optyczne

** RAID

** SAN (Storage Area Network)

* Magistrale i interfejsy (do wyboru w zależności od pozostałego czasu)

** Systemowe: PCI, PCI Express

** Dyskowe: SCSI, iSCSI, Serial SCSI, ATA, SATA

** Szeregowe: USB, FireWire, iLink, IEEE-1394, Fibre Channel, DVI, HDMI

* Przykłady architektur

** CISC: np. x86, IA-32, x86-64, IA-64

** RISC: np. PowerPC, Cray X1E

** Procesory do zastosowań specjalnych: graficzne, sygnałowe, mikrokontrolery

* Sieci komputerowe

** Model warstwowy - teoria i praktyka - warstwa fizyczna

** Kodowanie bitów

** Fizyczne charakterystyki różnych mediów: światłowód wielomodowy

i jednomodowy, kabel koncentryczny, skrętka, fale radiowe

* W. Stallings, Organizacja i architektura systemu komputerowego

Wiedza

1. Ma podstawową wiedzę na temat architektury współczesnych systemów (logika układów cyfrowych i reprezentacja danych, architektura procesora, wejście-wyjście, pamięć, architektury wieloprocesorowe) (K_W06).

Umiejętności

1. Rozumie niskopoziomowe zasady wykonywania programów (K_U08).

2. Potrafi wyjaśnić, na czym polega zarządzanie pamięcią, co to jest hierarchia pamięci, co to jest pamięć wirtualna (K_U12).

3. Posługuje się przyjętymi formatami reprezentacji różnego rodzaju danych (liczby, tablice, struktury, tekst), pamiętając o ich ograniczeniach, np. związanych z arytmetyką komputera.

Egzamin pisemny składający się z kilkunastu otwartych pytań lub małych zadań. Każde pytanie lub zadanie jest oceniane w skali od 1 do 5 punktów. Łącznie do zdobycia jest 30 punktów.