Architectuur en Computerorganisatie

Studiegidsnummer	5062ARCO6Y
Studielast	6 EC
Voertaal	Nederlands
Ingangseisen	LET OP: Voor deze opleiding geldt Bring Your Own Device (BYOD). Dat betekent dat je voor dit vak een eigen laptop nodig hebt. Zie voor meer informatie: http://www.uva.nl/onderwijs/bachelor/bacheloropleidingen/content/informatica/collegegeld-en-kosten/kosten/minimumeisen-laptop-informatica.html.
Periode(n)	Sem. 1 Sem. 2 Zie ook
Onderwijsinstituut	College of Science domein Informatiewetenschappen
Docent(en)	drs. A. van Inge (coördinator) dr. A.D. Pimentel ing. E.H. Steffens T.R. Walstra
Onderdeel van	Bachelor Informatica Minor Informatica (voor Wiskunde en Natuurkunde) Dubbele bachelor Wiskunde en Informatica
Toevoegen aan planner

Leerdoelen

Aan het eind van deze cursus, kan de student:

• aangeven uit welke deelsystemen een computersysteem is opgebouwd
• de executie tijden vergelijken van een gegeven programma op verschillende computer systemen gespecificeerd door bepaalde karakteristieken
• uitleggen wat het gedrag van elke deelsysteem is
• uitleggen hoe deze deelsystemen samen het gedrag van het computersysteem bepalen
• kan de hiërarchische organisatie van een computer beschrijven aan de hand van de deelsystemen
• binaire representaties lezen en schrijven van integers en floating point nummers
• een architectuur bouwen uit de basis componenten
• deze programmeren met een assembleertaal
• traceren van de doorgang van een opeenvolging van instructies door een multi-stage pipeline en de data- en control hazards identificeren
• de data- en control hazards identificeren en oplossen in een programma geschreven in een assembleertaal
• de code en data tussen de niveaus van een memory hiërarchie traceren
• de eigenschappen en de toepassingen van verschillende I/O apparaten typeren
• zich nauwkeurig uitdrukken met gebruik van passende vakterminologie
• nauwgezet en volhoudend debuggen door analytisch denken
• een lab-rapport schrijven
• De student kan een tekstboek bestuderen en daarbij effectief gebruik maken van samenwerken en samenvatten. Daarnaast begrijpt de student wat er verwacht wordt op de universiteit ten aanzien van diens houding en verantwoordelijkheden. (PAV)

Inhoud

De ontwikkeling van moderne computertechnologieën vereist professionals, met een achtergrond uit alle informatica domeinen, die zowel hardware als software begrijpen. De interactie tussen de hardware en software op een verscheidenheid van niveaus biedt ook een kader voor het begrijpen van de fundamenten van de informatica. Of uw primaire interesse hardware of software, informatica of elektrotechniek is, de centrale ideeën binnen dit vak blijven hetzelfde. Dit vak zal daarom de relatie tussen hardware en software tonen en richten op de concepten die de basis vormen voor de huidige computers.

Dit vak geeft een overzicht van de architectuur en organisatie van een computer, bestaande uit een CPU, geheugen, I/O organisatie, en randapparatuur. De nadruk zal liggen op de fundamentele concepten van de computer architectuur, machine instructies, geheugentoegang en opslag, uitvoering van instructies, assembleertaal, computer organisatie; data representatie, digitaal rekenen, het geheugen en adresseermethoden, procedures en interrupts; conditionele verwerking.

Bovendien zal, met de kennis van de grondbeginselen van de computerarchitectuur, het voor de student mogelijk zijn om zelf een architectuur te bouwen en te programmeren in C of in assembler. Dit wordt enerzijds gefaciliteerd met een bit en cycle accurate simulator en anderzijds met fysieke componenten. Dit weerspiegelt onder andere dat, bij het ontwerpen van processoren, het hardware/software co-design concept belangrijk is.

Omdat dit vak het hart van de hedendaagse computer behandelt en de computer zowel het studieobject als het gereedschap van de informaticus is, is de relatie met andere vakken expliciet én impliciet onvermijdelijk.

Aangezien in dit vakgebied het Engels de lingua franca is geworden zal als aanloop alleen het onderwijsmateriaal in het Engels zijn. Voor al het overige blijft Nederlands de voertaal. Een ieder is vrij om te kiezen tussen het Nederlands en het Engels voor wat betreft in te leveren materiaal.

In dit vak worden de volgende onderwerpen en deelonderwerpen behandeld:

Aanbevolen voorkennis

Voorkennis (bijvoorbeeld opgedaan tijdens het VWO keuzevak Informatica) is hoogstens een pre, maar zeker niet noodzakelijk.

Aanmelden

Opgave via https://www.sis.uva.nl voor aanvang van het semester is verplicht. Kijk op de website van je opleiding via http://student.uva.nl - A-Z lijst - ‘Vak- en tentamenaanmelding’ voor meer informatie.
Studenten Informatica, cohort 2015-16 worden automatisch ingeschreven voor dit vak.

- Voor het practicum academische vaardigheden (PAV) , zie de informatie onder 'Aanmelden' op deze pagina .

Werkvorm

• Hoorcollege 4 uur/week
• Practicum 8 uur/week
• Zelfstudie ~8 uur/week
• Practicum Academische Vaardigheden (PAV): 1 of 2 contacturen per week plus zelfstudie

In de practica worden de diverse onderdelen, behandeld in het hoorcollege, nader bekeken. Door zelf gebouwde en geprogrammeerde ontwerpen in een simulatie omgeving tot leven te laten komen. Bovendien is er ook ruimte om met hardware een deel van de computer architectuur zelf te bouwen.

Elk hoofdstuk van het boek zal worden afgerond met een wekelijkse formatieve toets. De summatieve toetsing zal gedaan worden in een deel- en een eindtoets. In de beoordeling zullen ook practicum-verslagen meegewogen worden.

Voor het practicum geldt een aanwezigheidsplicht van 100%. Wanneer een onderdeel wordt gemist, zonder goedkeuring van een voorafgaand afwezigheidsverzoek, zal dit onderdeel niet opnieuw worden aangeboden. Echter als u onverhoopt absent bent wegens onvermijdbare omstandigheden (bv. gezondheid) dient de docent op de hoogte gebracht te worden via e-mail en zo spoedig mogelijk overleg over inhaal mogelijkheden. Ervaring leert dat de slagingskans aanzienlijk toeneemt wanneer de aanwezigheid bij colleges hoger is dan 80%.

Contacturen

Studiemateriaal

Boek:

David A. Patterson, John L. Hennessy, 'Computer Organization and Design', Fourth Edition: 'The Hardware/Software Interface', The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design, ISBN-13: 978-0123747501, Paperback ~ €50, –

Sites:

http://staff.science.uva.nl/~toto/a&co/a&co.html

http://staff.science.uva.nl/~toto/sim-pl.html

Het materiaal voor het Practicum Academische Vaardigheden staat op de aparte Blackboard pagina genaamd 'Portfolio Academische Vaardigheden BSc Informatica 2015' en de website http://practicumav.nl/

Toetsing en toetsdata

Het eindcijfer zal opgebouwd worden uit de beoordeling van de lab-rapporten van de practica programmeer en ontwerp opdrachten, 1 tussentijdstentamen (~1,5 uur) en 1 eindtentamen (~1,5 uur). Het eindcijfer zal worden bepaald op basis van de volgende weging:

• Lab-rapporten - 30%
• Tussentijdstentamen - 30%
• Eindtentamen - 30%
• PAV - 10%

Het hertentamen (~3 uur) - 60%

Het vak is volledig gehaald als:

• het gemiddelde cijfer van de lab-reports >= 5.0
• het (Tussentijdstentamen + Eindtentamen) /2 >= 5.0
• het PAV is gehaald.

Het eindcijfer = (30*gemiddelde lab-reports + 60*gemiddelde tentamen + 10*cijfer PAV)/100.
Het eindcijfer komt pas vrij als aan alle voorwaarden voldaan is.

Opmerkingen

- Practicum Academische Vaardigheden

Onderdeel van het lesprogramma van dit vak is het Practicum Academische Vaardigheden (PAV).
Voor BSc informatica-studenten is voldoen aan de verplichting van PAV een voorwaarde om dit vak te kunnen afsluiten. Zie voor de details de studiegidspagina van het Practicum Academische Vaardigheden .