Тема 1. Введение в архитектуру современных высокопроизводительных эвм.

План лекции №1. Введение

1. Введение в дисциплину. Предмет и задачи дисциплины, место дисциплины в системе компьютерных наук.

2. Информационно-логические основы компьютеров, информация, измерение информации.

3. Системы счисления.

4. Преобразование чисел в системах счисления с различным основанием.

План лекции №2. Логические схемы компьютеров.

1. Базовые логические функции.

2. Электронные логические вентили.

3. Объединение логических функций и синтез логических вентилей. Законы двоичной логики.

4. Минимизация логических выражений.

План лекции №3. Реализация логических узлов компьютера

1. Практическая реализация логических вентилей компьютеров.

2. Синтез вентилей И-НЕ, ИЛИ-НЕ.

3. Схемы КМОП.

4. Синтез логических схем компьютеров.

5. Компоненты ЭВМ.

План лекции №4. Состав современных высокопроизводительных ЭВМ

1. Функциональная структура компьютера.

2. Основные концепции функционирования.

3. Структура шины.

4. Программное обеспечение компьютеров.

5. Алгоритмы и способы их описания.

6. Классификация ЭВМ по областям применения.

Тема 2. Машинные команды и программы.

План лекции №5. Представление чисел и операции в компьютере.

1. Представление чисел в компьютере.

2. Положительные, отрицательные, целые и вещественные числа и символы.

3. Арифметические операции.

4. Память и адреса. Операции с памятью

План лекции №6. Система команд процессора IA-32 Intel.

1. Программная модель процессора Intel.

2. Регистры

3. Память и адресация.

4. Команды IA-32.

5. Формат команд.

План лекции №7. Язык ассемблера процессора Intel IA-32.

1. Директивы ассемблера.

2. Структура программы на языке ассемблера.

3. Управление потоком выполнения команд.

4. Арифметические и логические команды.

5. Команды арифметического и логического сдвига.

План лекции №8. Язык ассемблера процессора Intel IA-32.

1. Операции ввода-вывода. Ввод-вывод с отображением в память. Изолированный ввод-вывод. Блочная пересылка данных.

2. Другие команды, команды умножения и деления, команды мультимедийного расширения, векторные команды.

3. Подпрограммы. Вызов подпрограмм, передача параметров, вложенные подпрограммы.

4. Стек процессора, стековый фрейм.

План лекции №9. Примеры программ на языке ассемблера процессора Intel IA-32.

1. Программа вычисления скалярного произведения;

2. программа сортировки чисел;

3. программа обработки списковой структуры;

4. программы сложения, вычитания, умножения и деления целых чисел с учетом содержимого флагов регистра состояния процессора.

Тема 3. Организация эвм.

План лекции №10. Ввод-вывод.

1. Организация ввода-вывода.

2. Доступ к устройствам ввода-вывода.

3. Прерывания.

4. Пример обработки прерываний процессора Pentium.

5. Интерфейсные схемы ввода-вывода.

План лекции №11. Система памяти.

1. Базовые концепции.

2. RAM и ROM память.

3. Организация и принцип работы Кэш-памяти.

4. Концепция виртуальной памяти.

5. Требования к управлению памятью.

План лекции №12. Арифметика.

1. Сложение и вычитание чисел со знаком.

2. Логический блок сложения/вычитания.

3. Архитектура быстродействующих сумматоров.

4. Умножение, деление целых чисел.

5. Обработка чисел с плавающей запятой, представление чисел с плавающей запятой.

6. Разряды защиты и усечение.

7. Арифметические операции над числами с плавающей запятой

План лекции №13. Процессор.

1. Базовые концепции.

2. Пересылка данных между регистрами.

3. Выполнение арифметической или логической операции.

4. Выборка слова из памяти.

5. Сохранение слова в памяти.

План лекции №14. Конвейерная и суперскалярная обработка команд.

1. Базовые концепции.

2. Роль кэш-памяти.

3. Производительность конвейерной обработки, конфликты.

4. Очередь команд и упреждающая выборка.

5. Конвейерная обработка и система команд, режимы адресации, коды условий, тракты данных и управление.

6. Суперскалярная обработка команд, внеочередное завершение команд, завершение выполнения, операции диспетчеризации.