Πανεπιστήμιο Κρήτης
Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών
ΗΥ-225: Οργάνωση Υπολογιστών
Άνοιξη 2022
Μανόλης Κατεβαίνης
CS-225: Computer Organization – Spring 2022 – M. Katevenis –
© copyright
2022 University of Crete, Greece.
Τα πιό Πρόσφατα (TO DO):
Επαναληπτικό Μάθημα Δευτέρας 6 Ιουνίου 2022, 2-4 (Αμφ.Σ.Ο.): διαφάνειες ίδιες όπως πέρυσι. Οι περυσινές
Διαφάνειες και Βιντεοσκοπήσεις
ήσαν οι εξής:
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.)
Τελική Εξέταση: Τετάρτη 8 Ιουνίου 2022, ώρα 09:30 - 12:30
Φετινό Υλικό (Spring 2022) – Ασκήσεις (Exercises) και σύντομες Σημειώσεις Διδασκαλίας (short Lecture Notes):
Περιγραφή του Μαθήματος
[
PDF
] του Μαθήματος (Course Content
in English
) –
Διαφάνειες (pdf)
–
Διάλεξη Αν'21 (πέρυσι) (mp4)
The
European Processor Initiative
(και μία σχετική
ομιλία στο ΙΤΕ
και
άλλες ομιλίες
) –
RISC-V Tutorial
at the Hot Chips 2019 Symposium.
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
Ασκήσεις 1
(
έως Τε. 23 Φεβ. 2022
- 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'22 (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).
Ασκήσεις 2
(
έως Κυ. 27 Φεβ. 2022
- 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. 8 Μαρ. 2022
- βδ.4.2) [
PDF
]:
Προσπελάσεις Μνήμης
.
Διαφάνειες 03a Αν'22 (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. 14 Μαρ. 2022
- 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'22 (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 Δε. 21 Μαρ. 2022
- βδ.6.1) [
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
(ίδιο με πέρυσι)]:
Κλήση Διαδικασιών
, Χρήση και Σώσιμο Καταχωρητών, Αναδρομή, η Στοίβα.
Διαφάνειες 06a Αν'22 (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 Τε. 30 Μαρ. 2022
- βδ.7.2) [
PDF
]:
Άσκηση Διαδικασιών
και Συνδεδεμένης Λίστας.
Εξέταση Προόδου: Σάββατο 2 Απριλίου 2022, ώρα 11-1 →
Κανονισμός και Ύλη
Εξέτασης Προόδου
Επαναληπτικό Μάθημα γιά την Πρόοδο: Παρασκευή, 1 Απριλίου 2022, την ώρα του μαθήματος.
Διαφάνειες 1 (pdf)
: Assembly
Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις Αν'21:
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 1-21: Υλοποίηση Επεξεργαστή
Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις Αν'21:
Slides 1-9 (mp4)
(intro. pipelining) –
Slides 10-18 (mp4)
(forwarding) –
Slides 19-21 (mp4)
(load-wait).
Ασκήσεις 8
(
έως 1 με 4 Απρ. 2022
- βδ.7.3-8.1) [
PDF
]: Μία
Απλή Υλοποίηση
του RISC-V σε έναν (μακρύ) Κύκλο Ρολογιού ανά Εντολή.
Διαφάνειες 08a Αν'21 (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 Μ.Τρ. 19 Απρ. 2022
- βδ.9.5) [
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'22 (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)
Ασκήσεις 10
(
έως Τρ. 26 Απρ. 2022
- βδ.9.8) [
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 Τε. 4 Μαΐου 2022
- βδ.10.1) [
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'21 (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 Δε. 16 Μαΐου 2022
- βδ.12.1) [
PDF
]:
Εικονική Μνήμη
(Virtual Memory), Εξαιρέσεις (Exceptions):
Διαφάνειες 12a Αν'22 (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)
Ασκήσεις 13
(
έως Δε. 23 Μαΐου 2022
- βδ.13.1) [
PDF
]:
DRAM, Διαφύλλωση, Μονάδες Εισόδου/Εξόδου (I/O), DMA
Διαφάνειες 13 Αν'21 (pdf)
Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 13a Αν'21: Μνήμες DDR SDRAM, Διαφύλλωση, Κόστος Εκκίνησης και Παροχή:
slides 1-2
(DDR SDRAM),
slides 3-7
(interleaving),
slides 8-12
(δίσκοι, startup/throughput)
Βιντεοσκοπημένες διαλέξεις 13b Αν'21: 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
(
έως Τε. 1 Ιουνίου 2022
- βδ.F.2) [
PDF
]:
Cache Coherence, Advanced Processors
(out-of-order, superscalar, multi-threaded, multicore)
Διαφάνειες 14a Αν'21 (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)
Επιλογή από Άνοιξη '20 και Παλαιότερα έτη (Sp'20 and older):
Τηλε-Μάθημα
Επανάληψης
: Δευτέρα 6 Ιουλίου 2020, ώρα 16:10 - 19:00. Διαφάνειες και video Επανάληψης:
Assembly:
Slides (PDF)
–
Video (MP4)
Processor:
Slides (PDF)
–
Video (MP4)
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 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).
© copyright
University of Crete, Greece. Last updated: 6 June 2022 by
M. Katevenis
.