Bilgisayar Yapısı BİL 221

Transkript

1 T.C. MALTEPE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ LİSANS PROGRAMI Bahar Yarıyılı Bilgisayar Yapısı BİL 221 AKTS Kredisi 7 2. yıl 2. yarıyıl Lisans Zorunlu 4 s/hafta Teorik: 2 s/hafta / Uygulamalı: 2 s/hafta Türkçe Dersin Koordinatörü, iletişim bilgileri ve görüşme saatleri: Yrd.Doç.Dr. Serap Çekli scekli@maltepe.edu.tr; Pts , Salı , Çarş Öğretim elemanları, iletişim bilgileri ve görüşme saatleri: Yrd.Doç.Dr. Ali Akman aakman@maltepe.edu.tr; Salı , Salı , Çarş , Çarş , Perş Yrd.Doç.Dr. Serap Çekli scekli@maltepe.edu.tr; Pts , Salı , Çarş Dersin ya da öğretim elemanının web sayfasının adresi: Dersin Genel Amacı: Bu dersin amacı, öğrencinin temel bilgisayar yapısı, işlemciler, bilgisayar arithmetiği ve boruhatlı veriyolu hakkında bir birikim sahibi olmasıdır. Öğrenci, makine dili komutlarını ve ilgi kavramları, makine dili sembolik gösterimi (assembly) ve makine dili arasındaki ilişkiyi anlar. Komutların (MIPS komut kümesi mimarisi -ISA-) makine dili gösterimini öğrenme. Kayar noktalı sayılar ve kayar noktalı sayılar ile yapılan aritmetik işlemlerin icrası, veriyolu ve kontrol ünitelerinin tasarımı kavranır. Planlanan Öğrenme Çıktıları ve Alt Beceriler: Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler; Çeşitli adresleme modları ve veri transferi komutları (MIPS) gibi komutları öğrenir, Yığın (stack), program sayacı (PC), durum kaydedicileri, ve aynı zamanda makine kodu programların veriyolunda icra edilmesi süreci gibi temel kavramları anlar, İşlemci yapısı, temel bileşenleri, dahili kaydedicileri ve ilgili süreçleri kavrar, Komut kümesi mimarisi (MIPS ISA) kavramına aşina hale gelir ve makine dili (assem bly) komut disizi yazmayı öğrenir, ilgili işlemleri görür, Bilgisayar donamında aritmetik işlemlerin icrası konusunu anlar, Boruhatlı veriyolunu bileşenlerini, temellerini performans katkılarını öğrenir. Genel Yeterlilikler: Çeşitli seviyelerde donanım ve yazılım arasındaki ilişkinin derinlemesine anlaşılması. Makine dili (assembly) komutlarının öğrenilip makine dili kodları yazılması ve ana bilgisayar yapısı ilkelerinin edinilmesi için sayısal mantık temellerinin anlaşılması. Karmaşık sistemlerin anlaşılması için hiyerarşik (seviyelendirilmiş) bir yaklaşım kullanma yeteneğinin geliştirilmesi. Bu ders, daha sonra görülecek olan bilgisayar bilimleri dersleri için gerekli temel kavramların öğrenilmesini sağlar. Öğretim Yöntem ve Teknikleri: gerçekleştirme. Anlatım, tartışma, soru-cevap, problem çözme ve deney Dersin veriliş şekli: Yüz yüze. Varsa, Uygulamanın (staj) yapıldığı yer: Yok. Önkoşul: Yok. Eş dönemli koşul: Yok. Önerilen ilave dersler: Yok.

2 Dersin içeriği: Bilgisayar teknolojisi, performans konuları, bilgisayar donanımında aritmetik işlemlerin icrası, komut kümesi mimarisi (ISA), MIPS sembolik makine (assembly) dili, işlemci ve işlemci bileşenleri, veriyolunda konutların icrası süreçleri, boruhatlı veriyolu ve kontrol. Ders kategorisi: (Yalnızca bir kategori işaretlenecektir.) 1. Temel meslek dersleri x 2. Uzmanlık/alan dersleri 3. Destek dersleri 4. Aktarılabilir beceri dersleri 5. Beşeri, İletişim ve Yönetim Becerileri Dersleri Ders Kitabı: D.A.Patterson & J.L.Hennessy, Computer Organization & Design: The Hardware/Software Interface, 4th edition, Morgan Kaufmann Pub., Yardımcı Okumalar: Alan W. Shaw, Logic Circuit Design, Saunders College Publishing Series in Electrical Engi-neering, English, ISBN-10: , ISBN-13:

3 Haftalık ders konuları: Ara sınav(lar) ve final sınavı için belirlenen günler ya da haftalar yazılacaktır. Haftalar Tartışılacak/İşlenecek Konular 1. Hafta Bilgisayar soyutlama ve teknolojisi, donanım dili 2. Hafta İşlemci ve komut performans konuları, komut kümesi mimarisi (ISA) kavramı 3. Hafta İşlemler ve bilgisayar donanımının işlenenleri 4. Hafta Mantıksal işlemler, karar verme komutları 5. Hafta MIPS adresleme konuları ve kullanılan dresleme modları 6. Hafta Makine dili bir programın çevrilmesi ve icra edilmeye hazır hale getirilmesi 7. Hafta Diziler ve işaretçiler, makine dili ve işaretçi kullanımı, işaretçilerin karşılaştırılması 8. Hafta 9. Hafta 10. Hafta Bilgisayar donanımında icra edilen aritmetik işlemler için temel ilkeler, temel işlemler; toplama ve çıkarma işlemleri. Donanımda çarpma ve bölme işlemleri, aritmetik işlemleri yapan donanım için optimize edilmiş yapılar Kayar noktalı sayı gösterimi ve kayar noktalı sayılar için aritmetik işlemler, kayar noktalı sayılar için MIPS komutları 11t. Hafta Işlemci yapısı, temel işlemci elemanları 12. Hafta Veriyolu, veriyolu bileşenleri, veriyolu inşaası 13. Hafta 14. Hafta 15. Hafta Veriyolunun ana kontrol ünitesinin tasarım yöntemi ve veriyolunda kontrol işaretleri Boruhattı temel ilkeleri, tek-çevrimli ve boruhatlı veriyolu performanları, boruhatlı veriyolunun komut kümeleri Boruhattı kazaları ( hazards), boruhatlı veriyolunda kaza çeşitleri, duraksamalı boruhatlı veriyolunu performans konuları

4 Değerlendirme Sistemi YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARI KATKI PAYI SAYISI Y1 Y2 Devam 80% Laboratuar 14 10% 10% Uygulama Alan Çalışması) Derse Özgü Staj (Varsa) Ödev Sunum Projeler Seminer Kısa Sınavlar Ara sınavlar 2 30% 50% Final 1 60% 40% TOPLAM YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTUNA KATKISI 40% 60% YARIYIL SONU SINAVININ BAŞARI NOTUNA KATKISI 60% 40% TOPLAM 100% 100% AKTS (Öğrenci İş Yükü Tablosu) Etkinlikler Sayısı Süresi Toplam (Saat) İş Yükü Ders Süresi (Sınav haftası dahildir: 14x haftalık ders saati) Laboratuvar Uygulama Derse Özgü Staj (varsa) Alan Çalışması Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi (Ön çalışma, pekiştirme, vb) Sunum / Seminer Hazırlama Proje Ödevler Ara sınavlar Yarıyıl Sonu Sınavı Toplam İş Yükü 166

5 Dersin Öğrenim Çıktılarının Program Yeterlilikleri ile İlişkisi Katkı Düzeyi No Program Yeterlikleri/Çıktıları Bilgisayar mühendisliği problemlerinin çözümünde matematik, fen ve mühendislik bilgilerini uygulayabilme becerisi 2 Bilgisayar Mühendisliği alanında karşılaşılabilecek sorunları tanımlama, uygun çözümleme ve modelleme yöntemlerini kullanarak çözme becerisi 3 İhtiyaç duyulan gereksinimleri karşılayabilecek Bilgisayar Mühendisliği problemlerini tasarlayabilme ve çözümleyebilme becerisi 4 Bilgisayar Mühendisliği araç ve yazılımlarını etkin şekilde kullanabilme becerisi 5 Veri toplama, sonuçları analiz etme, yorumlama ve paylaşabilme becerisi 6 Teknolojik yenilikleri izleme yeteneği ve yaşam boyu öğrenme bilinci 7 Takım çalışmasında ve disiplinlerarası çalışma gruplarında etkin görev alabilme ve liderlik edebilme becerisi 8 Sözlü ve yazılı etkin iletişim kurabilme becerisi 9 Alanı ile ilgili konularda dış kaynaklı yayınları takip edebilme ve kullanabilme becerisi 10 Mesleki ve etik sorumlulukların bilincinde olma 11 İş hayatındaki uygulamalara yönelik farkındalık 12 Mühendislik uygulamalarının ulusal ve evrensel düzeydeki, hukuksal, toplumsal, kültürel ve çevresel etkilerini kavrayabilme