ΗΥ-225: Οργάνωση Υπολογιστών

Τα πιο Πρόσφατα (TO DO):

• Ασκήσεις 10 (έως Κυ. 7 Απρ. 2024 - βδ.9.4) [PDF]: – Επίδοση Επεξεργαστών, CPI.
  • Διαφάνειες 10 Αν'20 (pdf) [Πηγή: διαφάνειες 28, 31, και 33-37 κεφαλαίου 1 βιβλίου, που βρίσκονται (PPT) στο: www.elsevier.com/__data/assets/powerpoint_doc/0010/273709/Chapter_01-RISC-V.ppt]
  • Βιντεοσκοπημένη Διάλεξη 10 Αν'21

• Ασκήσεις 11 (έως Δε. 15 Απρ. 2024, ώρα 23:59 (παράτ. από 14/4) - βδ.10.4) [PDF]: Κρυφές Μνήμες (Caches):
  • Διαφάνειες 11a Αν'22 (pdf): Ιεραρχία Μνημών
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 11a Αν'21: old slides 2-3 (τοπικότητα), slides 2-5 (ιεραρχία μνημών), slide 6 (αναζήτηση σε μικρότερες μνήμες)
  • Διαφάνειες 11b Αν'24 (pdf): Κρυφές Μνήμες
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 11b Αν'21: slides 2-4 (εισαγωγικά), slides 2-5 (direct mapping), slides 6-20 (tag bits, performance), slides 21-22 (π.χ. line-size=4 words), slides 23-26 (line-size: υπέρ και κατά), slides 27-29 (write-through/write-back), slide 30 (write allocation), slides 31-36 (set-associative caches), slides 37-41 (circuit, LRU, multilevel), slides 42-44 (αλγόριθμος και τοπικότητα)

• Ασκήσεις 12 (έως Πα. 10 Μαΐου 2024, ώρα 23:59 - βδ.12.5) [PDF]: Εικονική Μνήμη (Virtual Memory), Εξαιρέσεις (Exceptions):
  • Διαφάνειες 12a Αν'23 (pdf): Εικονική Μνήμη
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 12a Αν'21: slides 2-3 (στόχοι, δομή), slides 4-6 (μετάφραση και προστασία), slides 7-9 (πολυεπίπεδοι πίνακες), slides 10-11 (reference and dirty bits), slides 12-13, 17 και slide 17 (TBL, interaction w. cache)
  • Διαφάνειες 12b Αν'21 (pdf): Προστασία, User/kernel mode, Διακοπές - Εξαιρέσεις - Page faults
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 12b Αν'21: slide 2 (user mode), slides 3-10 (kernel mode; exceptions in pipeline)

• Επικοινωνία μέσω ηλτά (email) για όλα τα θέματα του μαθήματος γίνεται αποκλειστικά και μόνον στη διεύθυνση hy225 παπάκι csd τελειά uoc τελειά gr, που είναι η λίστα που περιλαμβάνει: τον Διδάσκοντα, τον Υπεύθυνο Οργανωτικής Διαχείρισης, και όλους τους βοηθούς του μαθήματος. Κανένα μήνυμα σε μόνον την προσωπική διεύθυνση του Διδάσκοντα δεν γίνεται δεκτό, και οιοδήποτε τέτοιο μήνυμα θα αγνοείται χωρίς περαιτέρω ενέργειες.
• Το Θέμα όλων των μηνυμάτων πρέπει να είναι της μορφής: Subject: [225] σαφής και σύντομος ορισμός θέματος - Α.Μ. Ονοματεπώνυμο
  όπου "Α.Μ." είναι ο αριθμός μητρώου του ενδιαφερομένου (4 ψηφία), και το "σαφής και σύντομος ορισμός θέματος" δεν μπορεί να είναι απλώς π.χ. "βαθμός", αλλά πρέπει να είναι π.χ. "βαθμός ασκ. 3 (Πε.29/2, 14:32) γιατί μόνο 5?".

• Rendez-vous γιά προφορικές εξετάσεις ασκήσεων: www.csd.uoc.gr/~hy225/rendezvous/
• Οδηγίες παράδοσης ασκήσεων on-line: www.csd.uoc.gr/index.jsp?custom=use_the_turnin

Φετινό Υλικό (Spring 2024) – Ασκήσεις (Exercises) και σύντομες Σημειώσεις Διδασκαλίας (short Lecture Notes):

• Περιγραφή του Μαθήματος [PDF] (Course Content in English) – Διαφάνειες (pdf) – Διάλεξη Αν'21 (mp4)
  • Ανάπτυξη του ευρωπαϊκού οικοσυστήματος RISC-V Processors for HPC, 2024-2029 (προϋπολογισμός 270 M€)
  • Recommendations and Roadmap for European Sovereignty on open source hardware, software and RISC-V Technologies
  • The European Processor Initiative (και μία σχετική ομιλία στο ΙΤΕ και άλλες ομιλίες) – RISC-V Tutorial at the Hot Chips 2019 Symposium.

• Ασκήσεις 1 (έως Τε. 14 Φεβ. 2024 - βδ.2.2) [PDF]: Εισαγωγικά περί επεξεργαστή και καταχωρητών γενικών σκοπού, Γλώσσα Assembly, οι εντολές add, sub, και addi, ο Προσομοιωτής RARS, και γνωριμία με τη χρήση του.
  • Διαφάνειες 01a Αν'23 (pdf)
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις Αν'21: slides 2-3 (επανάληψη), slides 4-8 (καταχωρητές vs. μνήμη), slides 9-13 (CISC, RISC, ιστορία, Ευρώπη), slides 14-19 (εντολές add, sub, addi), slides 20-22 (ο προσομοιωτής RARS).
  • Προσκεκλημένος Ομιλητής (8 Φεβ. 2023): Νίκος Κοσσυφίδης (ΙΤΕ-ΙΠ), Member, Technical Steering Committee, RISC-V International: "Μια γρήγορη ματιά στο RISC-V σήμερα" – Διαφάνειες (pdf)

• Ασκήσεις 2 (έως Κυ. 18 Φεβ. 2024, ώρα 23:59 - βδ.2.4) [PDF]: Βρόχοι και I/O στον RARS, προσημασμένοι και επέκταση προσήμου.
  • Διαφάνειες 02a Αν'22 (pdf)
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις Αν'21: slides 2-9 (Βρόχοι και I/O στον RARS), slides 10-13 (sign-extension, κ.α. από §4 & §5)

• Ασκήσεις 3 (έως Τρ. 27 Φεβ. 2024, ώρα 23:59 - βδ.4.2) [PDF]: Προσπελάσεις Μνήμης.
  • Διαφάνειες 03a Αν'24 (pdf): εντολές load/store και οι χρήσεις τους
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 03a Αν'21: slides 2-8 (byte-addressable, addr-modes), slides 3-9 (width, unsigned, structures), slides 10-12 (memory layout, sp, gp), slides 13-16 (πίνακες).
  • Διαφάνειες 03b Αν'21 (pdf): Little-Endian, Big-Endian, Ευθυγράμμιση
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 03b Αν'21: slides 2-7 (Little-Endian, Big-Endian), slides 8-9 (endianness και μεταφορές), slides 10-11 (ευθυγράμμιση half-words), slides 10-15 (ευθυγρ.: διαγράμματα), slides 16-19 (.align .space LS-addr-bits)

• Ασκήσεις 4 (έως Δε. 4 Μαρ. 2024 - βδ.5.1) [PDF]: Γλώσσα Μηχανής, Format Εντολών.
  • Διαφάνειες 04a Αν'21 (pdf): Μεγέθη Εντολών και η θέση του Opcode στον RISC-V
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 04a Αν'21: slide 2 (εντολές RISC συνήθως 32 bits), slides 3-7 (εντολές RV 16 και 32 bits), slides 8-9 (πεδία μεταβλητού μεγέθους)
  • Διαφάνειες 04b Αν'24 (pdf): Τα Format Εντολών του βασικού RISC-V (και η εντολή lui 20-μπιτων σταθερών)
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 04b Αν'21: slides 2-4 (θέση πεδίων καταχωρητών), slides 5-11 (τα format εντολών του RV) slides 7-8 (load upper immediate, κ.α.)

• Ασκήσεις 5 (έως Πα. 8 Μαρ. 2024, ώρα 23:59 - βδ.5.3) [PDF]: Εντολές Μεταφοράς Ελέγχου και Συγκρίσεων.
  • Διαφάνειες 05a Αν'21 (pdf): Διακλαδώσεις, PC-relative, If-then-else, Βρόχοι.
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 05a Αν'21: slides 2-3 (συνθήκες διακλάδωσης), slides 4-7 (PC-relative, if-then-else), slides 8-10 (βρόχοι, σύνθετες συνθήκες).
  • Διαφάνειες 05b Αν'22 (pdf) Άλματα, Κλήση Διαδ./Επιστροφή, Switch, Relocatable code - auipc, Boolean.
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 05b Αν'21: slides 2-7 (j, jal, jr, switch), slides 8-14 (jalr, branch far, slt), slides 9-10 (dynamic linking: βλ. τέλος) slides 11-12 (auipc: βλ. τέλος).

• Διαλέξεις 6 [PDF] (ίδιες με Αν'21): Κλήση Διαδικασιών, Χρήση και Σώσιμο Καταχωρητών, Αναδρομή, η Στοίβα.
  • Διαφάνειες 06a Αν'24 (pdf): Συμβάσεις Χρήσης, Διατήρησης, Επαναφοράς Καταχωρητών.
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 06a Αν'21: slides 2-3 (εισαγωγικά), (παλαιότερη εκδοχή: slides 5, 11, 12), slides 4-12 (συμβάσεις saved, tmp), slides 13-18 (τι συμφέρει πότε), slide 19 (παράδειγμα: factorial).

• Άσκηση 7 (έως Τρ. 19 Μαρ. 2024, ώρα 23:59 - βδ.7.1) [PDF]: Άσκηση Διαδικασιών και Συνδεδεμένης Λίστας.

• Εξέταση Προόδου: Σάββατο, 9 Μαρτίου 2024, ώρα 11-1 → Κανονισμός και Ύλη Εξέτασης Προόδου (Ο βαθμός της εξέτασης Προόδου –όποιος και αν είναι αυτός– αποτελεί το 15 % του βαθμού μαθήματος, οιασδήποτε περιόδου. Ωστόσο, δεν υπάρχει κάτω όριο βαθμολογίας γιά αυτή την εξέταση από μόνη της που να αποτελεί προϋπόθεση γιά επιτυχία στο μάθημα)
• Επανάληψη του πρώτου μέρους του μαθήματος, εν όψει της εξέτασης Προόδου: την Παρασκευή 8/3, παραμονή της εξέτασης, στην ώρα του μαθήματος. Διαφάνειες και βιντεοσκοπήσεις Αν'21:
  • Διαφάνειες 1 Αν'24 (pdf): Assembly
  • Βιντεοσκοπημένες Διαλέξεις: Slides 1-11 (mp4) (ALU instructions) – Slides 12-16 (mp4) (branch/if/while) – Slides 17-23 (mp4) (load/store) – Slides 24-29 (mp4) (little-big end.) – Slides 30-39 (mp4) (alignment) – Slides 40-44 (mp4) (formats, PC-rel) – Slides 45-53 (mp4) (jumps, slt) – Slides 54-61 (mp4) (s/t reg's, call conv.)

• Ασκήσεις 8 (έως Τρ. 26 Μαρ. 2024 - βδ.8.1) [PDF]: Μία Απλή Υλοποίηση του RISC-V σε έναν (μακρύ) Κύκλο Ρολογιού ανά Εντολή.
  • Διαφάνειες 08a Αν'23 (pdf)
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 08a Αν'21: slide 2 (datapath), slide 3 (3-port register-file), slides 4-7 (immediates), slides 8-13 (anim. εντολών, κύκλ.ελέγχου), slides 14-16 (opcodes), slides 17-18 (υποαπασχόληση πόρων), slides 19-21 (εξοικονόμηση πόρων)

• Ασκήσεις 9 (έως Πα. 5 Απρ. 2024, ώρα 23:59 - βδ.9.3) [PDF]: Pipelining (Ομοχειρία) – απλή pipeline 5 βαθμίδων με εκτέλεση εντολών στην αρχική σειρά (in order), ο προσομοιωτής Ripes.
  • Διαφάνειες 09a Αν'21 (pdf): Εισαγωγή στην Ομοχειρία (Pipelining)
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 09a Αν'21: slides 2-7 (παρομοιώσεις), slides 8-12 (βασικές αρχές)
  • Διαφάνειες 09b Αν'20 (pdf): Η κλασική pipeline των 5 βαθμίδων, datapath, έλεγχος, διαγράμματα χρονισμού
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 09b Αν'21: slides 2-11 (datapath), slides 12-15 (έλεγχος), slides 14-24 (διάγραμμα χρονισμού).
  • Διαφάνειες 09c Αν'23 (pdf): Αλληλεξαρτήσεις Δεδομένων: από εντολή ALU, από εντολή load. Φύλλο εργασίας: Pipeline & forwarding Worksheet (PDF)
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 09c Αν'21: slides 1-3 (RAW, πότε ανησυχούμε εμείς), slides 4-6 (ALU vs. Load dependences), slides 7-10 (forwarding), slides 11-12 (έλεγχος γιά προωθήσεις), slides 13-15 (εξάρτηση από load), slides 16-17 (κύκλωμα αναμονής), slide 18 (instruction scheduling)
  • Διαφάνειες 09d Αν'22 (pdf): Αλληλεξαρτήσεις Ελέγχου – Πρόβλεψη Διακλαδώσεων
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 09d Αν'21: slides 1-3 (speculate-abort), slides 4-5 (early PC+2*Imm), slides 6-7 (Branch Target Buffer), slides 7-12 (prediction pipe, 2-bit predictor)

→ Το υπόλοιπο αυτής της ιστοσελίδας είναι από το περυσινό και παλαιότερα εξάμηνα ←

Περυσινό Υλικό (Άνοιξη 2023 - Spring'23):

• Ασκήσεις 13 (έως Πε. 18 Μαΐου 2023 - βδ.13.2) [PDF]: DRAM, Διαφύλλωση, Μονάδες Εισόδου/Εξόδου (I/O), DMA
  • Διαφάνειες 13a Αν'23 (pdf): Μνήμες DDR SDRAM, Διαφύλλωση, Κόστος Εκκίνησης και Παροχή
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 13a Αν'21: slides 1-2 (DDR SDRAM), slides 3-7 (interleaving), slides 8-12 (δίσκοι, startup/throughput)
  • Διαφάνειες 13b Αν'23 (pdf): Επικοινωνία του Επεξεργαστή με τις Περιφερειακές Συσκευές
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 13b Αν'21: slides 13-18 (memory-mapped I/O, non-cacheable I/O pages), slides 19-20 (memory consistency), slides 21-26 (I/O interrupts), slide 27 (I/O buffers for fast devices), slide 28 (DMA, cache flush)

• Ασκήσεις 14 (έως Σα. 27 Μαΐου 2023 - βδ.F.3) [PDF]: Cache Coherence, Advanced Processors (out-of-order, superscalar, multi-threaded, multicore)
  • Διαφάνειες 14a Αν'23 (pdf) Κοινόχρηστη Μνήμη (shared memory), Συνοχή Κρυφών Μνημών (cache coherence)
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 14a Αν'21: slides 1-3 (shared memory multiproc.), slides 4-8 (coherence, snooping), slides 9-12 (wr-invalidate, MOESI states), slides 12-14 (MSI, MESI, MOESI protocols)
  • Διαφάνειες 14b Αν'21 (pdf) Multiple Issue, SIMD, Vector, Multithreading, Graphics processors
  • Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 14b Αν'21: slides 1-9 (mult. issue / superscalar), slides 11-14 (Amdahl's law, scaling), slides 15-19 (SIMD, Vector), slides 20-29 (multithreading, GPU, message passing)

• Επανάληψη (29/5/2023, ώρα 2-5) – διαφάνειες και βιντεοσκοπήσεις Αν'21:
  • Διαφάνειες 1 (pdf): Assembly
  • Βιντεοσκοπημένες Διαλέξεις: Slides 1-11 (mp4) (ALU instructions) – Slides 12-16 (mp4) (branch/if/while) – Slides 17-23 (mp4) (load/store) – Slides 24-29 (mp4) (little-big end.) – Slides 30-39 (mp4) (alignment) – Slides 40-44 (mp4) (formats, PC-rel) – Slides 45-53 (mp4) (jumps, slt) – Slides 54-61 (mp4) (s/t reg's, call conv.)
  • Διαφάνειες 2 (pdf): Υλοποίηση Επεξεργαστών, Ομοχειρία (Pipelining)
  • Βιντεοσκοπημένες Διαλέξεις: Slides 1-9 (mp4) (intro. pipelining) – Slides 10-18 (mp4) (forwarding) – Slides 19-21 (mp4) (load-wait) – Slides 22-26 (mp4) (control depend.) – Slides 27-31 (mp4) (performance, CPI)
  • Διαφάνειες 3 (pdf): Συστήματα Μνήμης, Περιφερειακά-Επικοινωνία, Συνοχή, κ.α.
  • Βιντεοσκοπημένες Διαλέξεις: Slides 1-9 (mp4) (direct mapped caches) – Slides 10-15 (mp4) (line size) – Slides 16-18 (mp4) (set associative) – Slides 19-26 (mp4) (virtual memory) – Slides 27-32 (mp4) (exceptions) – Slides 33-39 (mp4) (I/O, DMA) – Slides 40-48 (mp4) (coherence, adv. proc.)

• Τελική Εξέταση: Πέμπτη, 1 Ιουνίου 2023, ώρα 09:30 - 12:30 → Κανονισμός και Ύλη Εξέτασης

Θέματα Δύο Εξετάσεων – Αν'14, Αν'20:

• Εαρινό εξάμηνο 2014: Θέματα, Απαντήσεις, και Εξηγήσεις της Εξέτασης Προόδου 2014 (Moodle Quiz format)
• Τελική Εξέταση Β' Περιόδου Αν'20 – κατ' επιλογήν είτε με φυσική παρουσία είτε εξ αποστάσεως
  • Κανονισμός γιά εξ αποστάσεως Εξέταση
  • Θέματα Εξέτασης Β' Περιόδου

Σελίδες και Ασκήσεις Παλαιοτέρων Ετών (Previous Years):

• Άνοιξη 2023 (Μ. Κατεβαίνης)
• Άνοιξη 2022 (Μ. Κατεβαίνης)
• Άνοιξη 2021 (Μ. Κατεβαίνης – fully video-recorded)
• Άνοιξη 2020 (Μ. Κατεβαίνης – using RISC-V; second half video-recorded)
• Άνοιξη 2019 (Μ. Κατεβαίνης – first year taught with the RISC-V Instruction Set)
• Άνοιξη 2018 (Μ. Κατεβαίνης – last year taught with the MIPS Instruction Set)
• Άνοιξη 2017,  Άνοιξη 2016,  Άνοιξη 2015,  Άνοιξη 2014 (Μ. Κατεβαίνης)
• Άνοιξη 2013 (Σωτηρίου - Κατεβαίνης): πρωτεύουσα σελίδα (primary page), δευτερεύουσα σελίδα (secondary page).
• Άνοιξη 2012 (Κατεβαίνης - Σωτηρίου): πρωτεύουσα σελίδα (primary page - UTF-8 encoding), δευτερεύουσα σελίδα (secondary page - ISO 8859-7 encoding).
• Άνοιξη 2011 (Νικολόπουλος - Σωτηρίου) (UTF-8 encoding).
• Άνοιξη 2010 (Νικολόπουλος - Κάχρης) (ISO 8859-7 encoding).
• Κατεβαίνης e.a. (ISO 8859-7 encoding): Άνοιξη 2009,   Άνοιξη 2008,   Άνοιξη 2007,   Άνοιξη 2006.
• Άσκηση 9 έως και Άνοιξη 2005: Αναδρομικό Κάλεσμα Διαδικασιών.
• Κατεβαίνης e.a.: Άνοιξη 2005,   Άνοιξη 2004,   Άνοιξη 2003,   Άνοιξη 2002,   Άνοιξη 2001.
• Άνοιξη 2000 (Πνευματικάτος),   Άνοιξη 1999 (Κατεβαίνης - Σερπάνος).