Πανεπιστήμιο Κρήτης
Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

ΗΥ-225: Οργάνωση Υπολογιστών

Άνοιξη 2021
Μανόλης Κατεβαίνης
(CS-225: Computer Organization - Spring 2021 - M. Katevenis)

Διαφάνειες 1 (pdf) – 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) – 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) – 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.)

Rendez-vous γιά προφορικές εξετάσεις ασκήσεων: www.csd.uoc.gr/~hy225/rendezvous/

Διαλέξεις του μαθήματος, διαδικτυακά: zoom.us/j/99352636232 (ΔεΤεΠα 12-2 – βιντεοσκοπούνται και δημοσιεύονται) – ή τηλεφωνικά στο 211.198.4488 ή 2311.18.0599 Meeting ID: 993 5263 6232 – ή One tap mobile: +302111984488,,99352636232# ή: +302311180599,,99352636232#

Περιγραφή (html) του Μαθήματος (Course Content in English) – Διαφάνειες (pdf) – Παρουσίαση (mp4)

RISC-V Tutorial at the Hot Chips 2019 Symposium.

The European Processor Initiative (και μία σχετική ομιλία στο ΙΤΕ και άλλες ομιλίες)

Ασκήσεις (Exercises) και σύντομες Σημειώσεις Διδασκαλίας (short Lecture Notes):

Οδηγίες παράδοσης ασκήσεων on-line: www.csd.uoc.gr/index.jsp?custom=use_the_turnin
Ασκήσεις 1 (έως Τε. 24 Φεβ. 2021 - βδ.2.2): 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 1 (pdf) (15-19 Φεβ. 2021 - βδ.1.1-1.3)
- Βιντεοσκοπήσεις 1 (mp4): 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).
Ασκήσεις 2 (έως Κυ. 28 Φεβ. 2021 - βδ.2.4): Βρόχοι και I/O στον RARS.
- Διαφάνειες 2 (pdf) (19 Φεβ. 2021 - βδ.1.3)
- Βιντεοσκοπήσεις 2 (mp4): Παρουσίαση §2 (mp4)
Ασκήσεις 3: (έως Τρ. 9 Μαρ. 2021 - βδ.4.2) Προσπελάσεις Μνήμης.
- Διαφάνειες 3a (pdf) (22-24 Φεβ. 2021 - βδ.2.1-2) εντολές load/store και οι χρήσεις τους
- Βιντεοσκοπήσεις 3a (mp4): slides 2-4 (byte-addressable, addr-modes), slides 5-7 (width, unsigned, structures), slides 8-10 (memory layout, sp, gp), slides 11-14 (πίνακες).
- Διαφάνειες 3b (pdf) (26/2-1/3/2021 - βδ.2.3-3.1) Little-Endian, Big-Endian, Ευθυγράμμιση
- Βιντεοσκοπήσεις 3b (mp4): 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 (html) [PDF] (έως Δε. 15 Μαρ. 2021 - βδ.5.1): Γλώσσα Μηχανής, Format Εντολών.
- Διαφάνειες 4a (pdf) (1-3 Μαρ. 2021 - βδ.3.1-2) Μεγέθη Εντολών και η θέση του Opcode στον RISC-V
- Βιντεοσκοπήσεις 4a (mp4): slide 2 (εντολές RISC συνήθως 32 bits), slides 3-7 (εντολές RV 16 και 32 bits), slides 8-9 (πεδία μεταβλητού μεγέθους)
- Διαφάνειες 4b (pdf) (3-5 Μαρ. 2021 - βδ.3.2-3) Τα Format Εντολών του βασικού RISC-V
- Βιντεοσκοπήσεις 4b (mp4): slides 2-4 (θέση πεδίων καταχωρητών), slides 5-9 (τα format εντολών του RV)
Ασκήσεις 5 (html) [PDF] (έως Δε. 22 Μαρ. 2021 - βδ.6.1): Εντολές Μεταφοράς Ελέγχου και Συγκρίσεων.
- Διαφάνειες 5a (pdf) (5-8 Μαρ. 2021 - βδ.3.3-4.1) Διακλαδώσεις, PC-relative, If-then-else, Βρόχοι
- Βιντεοσκοπήσεις 5a (mp4): slides 2-3 (συνθήκες διακλάδωσης), slides 4-7 (PC-relative, if-then-else), slides 8-10 (βρόχοι, σύνθετες συνθήκες)
- Διαφάνειες 5b (pdf) (8-10 Μαρ. 2021 - βδ.4.1-2) Άλματα, Κλήση Διαδ./Επιστροφή, Switch, Boolean
- Βιντεοσκοπήσεις 5b (mp4): slides 2-7 (j, jal, jr, switch), slides 8-10 (jalr, branch far, slt)
Διαλέξεις 6 (html) [PDF]: Κλήση Διαδικασιών, Χρήση και Σώσιμο Καταχωρητών, Αναδρομή, η Στοίβα.
- Διαφάνειες 6 (pdf) (10-17 Μαρ. 2021 - βδ.4.2-5.2) Συμβάσεις Χρήσης, Διατήρησης, Επαναφοράς Καταχωρητών
- Βιντεοσκοπήσεις 6 (mp4): slides 2-3 (εισαγωγικά), (παλαιότερη εκδοχή: slides 5, 11, 12), slides 4-12 (συμβάσεις saved, tmp), slides 13-17 (τι συμφέρει πότε), slides 18-24 (π.χ. factorial, dyn.link)
Άσκηση 7 (html) [PDF] (έως Τρ. 30 Μαρ. 2021 - βδ.7.2): Άσκηση Διαδικασιών και Λίστας, Επέκταση Προσήμου, Upper Immediates.
- Διαφάνειες 7 (pdf) (17 Μαρ. 2021 - βδ.5.2) Set break, Επέκταση Προσήμου, Upper Immediates.
- Βιντεοσκόπηση 7 (mp4): slides 3-9 (sign-extension, upper immediates)
Ασκήσεις 8 (html) (έως Δε. 5 Απρ. 2020 - βδ.8.1) [PDF]: Μία Απλή Υλοποίηση του RISC-V σε έναν (μακρύ) Κύκλο Ρολογιού ανά Εντολή
- Διαφάνειες 8 (pdf) (19-24 Μαρ. 2021 - βδ.5.3-6.2)
- Βιντεοσκοπήσεις 8 (mp4): 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 (html) (έως Τε. 14 Απρ. 2021 - βδ.9.2) [PDF]: Pipelining (Ομοχειρία) – απλή pipeline 5 βαθμίδων με εκτέλεση εντολών στην αρχική σειρά (in order), ο προσομοιωτής Ripes.
- Διαφάνειες 9a (pdf) (24 Μαρ. 2021 - βδ.6.2) Εισαγωγή στην Ομοχειρία (Pipelining)
- Βιντεοσκοπήσεις 9a (mp4): slides 2-7 (παρομοιώσεις), slides 8-12 (βασικές αρχές)
- Διαφάνειες 9b (pdf) (26-29 Μαρ. 2021 - βδ.6.3-7.1) Η κλασική pipeline των 5 βαθμίδων, datapath, έλεγχος, διαγράμματα χρονισμού
- Βιντεοσκοπήσεις 9b (mp4): slides 2-11 (datapath), slides 12-15 (έλεγχος), slides 14-24 (διάγραμμα χρονισμού).
- Διαφάνειες 9c (pdf) (29/3 - 2/4/2021 - βδ.7.1-3) Αλληλεξαρτήσεις Δεδομένων: από εντολή ALU, από εντολή load. Φύλλο εργασίας: Pipeline & forwarding Worksheet (PDF)
- Βιντεοσκοπήσεις 9c (mp4): 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 9d (pdf) (5-7 Απρ. 2021 - βδ.8.1-2) Αλληλεξαρτήσεις Ελέγχου – Πρόβλεψη Διακλαδώσεων
- Βιντεοσκοπήσεις 9d (mp4): 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)
Ασκήσεις 10 (html) (έως Κυ. 18 Απρ. 2021 - βδ.10.0) [PDF]: – Επίδοση Επεξεργαστών, CPI:
- Διαφάνειες 10 (9 Απρ. 2021 - βδ.8.3): 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
- Βιντεοσκόπηση 10 (mp4)
Ασκήσεις 11 (html) (έως Μ.Πε. 29 Απρ. (3/5) 2021 - βδ.10.5) [PDF]: Κρυφές Μνήμες (Caches):
- Διαφάνειες 11a (pdf) (12 Απρ. 2021 - βδ.9.1) Ιεραρχία Μνημών
- Βιντεοσκοπήσεις 11a (mp4): old slides 2-3 (τοπικότητα), slides 2-5 (ιεραρχία μνημών), slide 6 (αναζήτηση σε μικρότερες μνήμες)
- Διαφάνειες 11b (pdf) (14-19 Απρ. 2021 - βδ.9.2-10.1) Κρυφές Μνήμες
- Βιντεοσκοπήσεις 11b (mp4): 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 (html) (έως Πα. 14 Μαΐου 2021 - βδ.11.3) [PDF]: Εικονική Μνήμη (Virtual Memory), Εξαιρέσεις (Exceptions):
- Διαφάνειες 12a (pdf) (21-26 Απρ. 2021 - βδ.10.2-4) Εικονική Μνήμη
- Βιντεοσκοπήσεις 12a (mp4): 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 (pdf) (26 Απρ. 2021 - βδ.10.4) Προστασία, User/kernel mode, Διακοπές - Εξαιρέσεις - Page faults
- Βιντεοσκοπήσεις 12b (mp4): slide 2 (user mode), slides 3-10 (kernel mode; exceptions in pipeline)
Ασκήσεις 13 (html) (έως Κυ. 23 Μαΐου 2021 - βδ.12.4) [PDF]: DRAM, Διαφύλλωση, Μονάδες Εισόδου/Εξόδου (I/O), DMA
- Διαφάνειες 13 (pdf) (10-14 Μαΐου 2021 - βδ.11)
- Βιντεοσκοπήσεις 13a (mp4): Μνήμες DDR SDRAM, Διαφύλλωση, Κόστος Εκκίνησης και Παροχή: slides 1-2 (DDR SDRAM), slides 3-7 (interleaving), slides 8-12 (δίσκοι, startup/throughput)
- Βιντεοσκοπήσεις 13b (mp4): Επικοινωνία του Επεξεργαστή με τις Περιφερειακές Συσκευές: 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 (html) (έως Τρ. 1 Ιουνίου 2021 - βδ.F.2) [PDF]: Cache Coherence, Advanced Processors (out-of-order, superscalar, multi-threaded, multicore)
- Διαφάνειες 14a (pdf) (17-21 Μαΐου 2021 - βδ.12) Κοινόχρηστη Μνήμη (shared memory), Συνοχή Κρυφών Μνημών (cache coherence)
- Βιντεοσκοπήσεις 14a (mp4): 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 (pdf) (21-24 Μαΐου 2021 - βδ.12.3-13.1) Multiple Issue, SIMD, Vector, Multithreading, Graphics processors
- Βιντεοσκοπήσεις 14b (mp4): 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)
Πέρισυ (και παλαιότερα) (last year(s)):
Τηλε-Μάθημα Επανάληψης: Δευτέρα 6 Ιουλίου 2020, ώρα 16:10 - 19:00. Διαφάνειες και video Επανάληψης:
1. Assembly: Slides (PDF) – Video (MP4)
2. Processor: Slides (PDF) – Video (MP4)
3. Memory, I/O, etc: Slides (PDF) – Video (MP4)
Εαρινό εξάμηνο 2014: Θέματα, Απαντήσεις, και Εξηγήσεις της Εξέτασης Προόδου 2014 (Moodle Quiz format)
Τελική Εξέταση Α' Περιόδου: Τετάρτη 8 Ιουλίου 2020, ώρα 11-2, με Φυσική Παρουσία – Κανονισμός, Ύλη
Τελική Εξέταση Β' Περιόδου: Πε. 1 Οκτ. 2020, 17:40 - 19:10, 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 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).