معماری کامپیوتر

معماری کامپیوتر یکی از دروس اصلی رشته‌های علوم و مهندسی کامپیوتر است که اهمیت بسیار زیادی دارد. درس معماری کامپیوتر به نحوه تعامل اجزای سیستم کامپیوتری می‌پردازد و وظایف آن‌ها را تشریح می‌کند. دوره آموزش معماری کامپیوتر با هدف آموزش سرفصل‌ها این درس تهیه و تدوین شده است.

دوره آموزش معماری کامپیوتر

هدف دوره آموزش معامری کامپیوتر ارائه یک پایه قوی برای دانش آموزان برای درک معماری سیستم‌های کامپیوتری مدرن و به‌کارگیری این بینش‌ها و اصول در طراحی‌های کامپیوتری آینده است. این دانش‌پایه، مفاهیم اساسی، تکنیک‌ها و مبادلات طراحی، ساختار ماشین، عوامل فناوری، مفاهیم نرم‌افزاری و روش‌های ارزیابی و ابزارهای موردنیاز برای درک و طراحی معماری‌های کامپیوتری مدرن ازجمله چند هسته‌ها، سیستم‌های تعبیه‌شده و سیستم‌های موازی را ارائه می‌دهد.

این دوره آموزش معماری کامپیوتر برای رشته علوم کامپیوتر، رشته مهندسی کامپیوتر و مهندسی فن‌آوری اطلاعات یکی از ضروری‌ترین درس‌ها به‌حساب می‌آید که هم برای کنکور کارشناسی ارشد اهمیت دارد و هم جزء یکی از دروس پایه‌ این رشته‌ها است.

درس معماری کامپیوتر به چگونگی کارکرد، طراحی و ساخت پایه‌ای‌ترین اجزای کامپیوتر می‌پردازد. این درس با بررسی یک پردازش گر ساده و ابتدایی اصول کارکرد آن را بیان می‌کند. سپس به معماری‌های مختلف پردازشگر می‌پردازد. بعد از بیان مفاهیم پایه همچنین به بیان مفاهیم پیشرفته‌تر پردازشگر مانند cache, pipelining و غیره نیز می‌پردازد. در انتهای درس، از دانشجو انتظار می‌رود که بتواند یک کامپیوتر ساده بسازد. آشنایی با زبان اسمبلی و درس مدار منطقی به فهم بهتر این درس کمک می‌کند.

سرفصل‌های دوره آموزش معماری کامپیوتر

سرفصل‌های دورە آموزش معماری کامپیوتر به‌صورت زیر و شامل 28 جلسه است.

• جلسه اول - معرفی درس و مطالب آن
• جلسه دوم - مقدمه درس - روند حرکت تکنولوژی
• جلسه سوم - اجزای پایه سخت‌افزار - کارایی و توان
• جلسه چهارم - مرور بر مبانی موردنیاز از درس مدارهای منطقی
• جلسه پنجم - ISA - زبان اسمبلی کامپیوتر پایه
• جلسه ششم - ادامه زبان اسمبلی
• جلسه هفتم - دستورات حلقه، زیربرنامه‌ها و وقفه، ممیز شناور، جمع و تفریق، ضرب بوث و غیره
• جلسه هشتم - رجیسترها (ثبات و انتقال ثبات) - آشنایی با واحد کنترل
• جلسه نهم - سازمان داخلی کامپیوتر پایه
• جلسه دهم - پیاده‌سازی تعدادی از دستورات
• جلسه یازدهم - پیاده‌سازی دستورات دسترسی به حافظه و وقفه
• جلسه دوازدهم - پیاده‌سازی واحد کنترل سیم بندی شده
• جلسه سیزدهم - ادامه پیاده‌سازی واحد کنترل به‌صورت سیم بندی شده
• جلسه چهاردهم - ارائه مثال‌هایی از پیاده‌سازی واحد کنترل
• جلسه پانزدهم - طراحی واحد کنترل به‌صورت ریز برنامه‌ای
• جلسه شانزدهم - ادامه طراحی واحد کنترل به‌صورت ریز برنامه‌ای
• جلسه هفدهم - ادامه طراحی واحد کنترل به‌صورت ریز برنامه‌ای
• جلسه هجدهم - سلسله مراتب حافظه
• جلسه نوزدهم - بخش ١ - حافظه نهان
• جلسه نوزدهم - بخش ٢ - حافظه نهان
• جلسه بیستم - ادامه حافظه نهان - حافظه مجازی
• جلسه بیست و یکم - ادامه حافظه مجازی - دستگاه‌های ورودی/خروجی
• جلسه بیست و دوم - ادامه دستگاه‌های ورودی/خروجی - قابلیت اطمینان و روش‌های محاسبه
• جلسه بیست و سوم - بخش ١ - ادامه دستگاه‌های ورودی/خروجی - روش‌های دسترسی به آن‌ها، حافظه dma و غیره
• جلسه بیست و سوم - بخش ٢ - تکمیل مباحث دستگاه‌های ورودی /خروجی
• جلسه بیست و چهارم - روش انتقال اطلاعات به دستگاه‌های صفر و یک
• جلسه بیست و پنجم - آشنایی با پیاده‌سازی به‌صورت pipeline
• جلسه بیست و ششم - پیاده‌سازی پردازنده MIPS به‌صورت pipeline
• جلسه بیست و هفتم - مخاطرات پیاده‌سازی pipeline
• جلسه بیست و هشتم – جلسه پایانی