بنيان الحواسيب 2

من ويكي الهندسة المعلوماتية
اذهب إلى: تصفح، ابحث
Motherboard.jpg

تعتبر هذه المادة تكملة لمادة بنيان الحواسيب 1 حيث يتم دراسة تقنيات حديثة لها علاقة بالتسريع وتحسين الأداء وزيادة الإنتاجية، ويتم في نهاية المادة عرض لأحدث المعالجات وأكثرها سرعة التي تستخدم في العالم مع بعض الأمور التقنية والتجارية، مثل HPC(Height performance PC) وهي حواسيب تستخدم لأغراض كبيرة جداً مثل المفاعلات النووية أو الأرصاد الجوية.

المحتوى العلمي

تصميم وحدة التحكم في وحدة المعالجة المركزية CPU

حيث يتم مراجعة بعض مفاهيم الدارات المنطقية مثل الآلة منتهية الحالات FSM، ثم يتم الانتقال إلى تصميم وحدة التحكم CU بالطريقتين العتادية والبرمجية (في مادة بنيان حواسيب 1 تم التعرف على كيفية تصميم وحدة الحساب والمنطق ALU، وفي بنيان حواسيب 2 نكمل ما تبقى من تصميم المعالج الصغري Micro Processor).

المعالج المتوارد processor pipeline

فكرة جديدة ومستخدمة في جميع الحواسيب الهدف منها تحسين إنتاجية المعالج (عدد العمليات المنفذة في واحدة الزمن) مع العلم أنها لا تزيد من سرعة المعالج نفسه ولكن إنتاجه يصبح أكبر. وبما أن أي ربح لا يمكن إلا أن يترافق بخسارة فإن الخسارة التي نواجهها عند استخدام التوارد هو التعقيد الذي سيطرأ على وحدة التحكم حتى نتمكن من حل ما يسمى بأعطال التوارد، كما سنتحدث أيضاً عن التوارد الفائق الذي يستهدف تحسين التوارد التقليدي.

البنيان السلمي الفائق superscalar processor

وهو تطوير للمعالج المتوارد وذلك بزيادة عدد قنوات التوارد وبالتالي زيادة في الأداء، وينتج عن ذلك بعض المشاكل (أعطال البنيان السلمي الفائق) التي سنقوم بدراسة حلول لها.

الذاكرة الافتراضية Virtual Memory

وهي من أهم الأبحاث وأمتعها، ويتم شرح الطريقة التي يستخدمها نظام التشغيل للتقليل من عمليات النفاذ إلى القرص الصلب أو القرص الليزري أو أي وسيط تخزين، ويتم شرح ما هو الفضاء الافتراضي الذي يتعامل معه المعالج. في البداية يتم مراجعة الذاكرة الخابية لأنها تشبه الذاكرة الافتراضية إلى حد بعيد جداً، ثم بعد ذلك يتم شرح الآلية التي تتعامل فيها وحدة المعالجة المركزية في حال وجود أكثر من معالج ولكل معالج ذاكرة خابية خاصة به، وذلك يتم بطريقتين عتادية وبرمجية (بروتوكول الاستطلاع MESI).

البنى المتوازية Parallel Architectures

يتم التحدث فيه عن تصنيف البنى المتوازية وأنواع شبكات التوصيل ومواضيع أخرى لها علاقة بـ "العنقدة Clustering" (توزيع الحمل على أكثر من حاسب)، أي أن يتم تشغيل برنامج يحتاج إلى قدرة حسابية كبيرة على أكثر من حاسب، يتم وصل هذه الحواسيب بواسطة كابل ليف ضوئي عادة مع وجود طبقة برمجية Middleware لتنظيم العمل والموارد (يتم تغطية هذا الموضوع في مادة النظم الموزعة - سنة خامسة)، ثم يتم عرض بعض الأمثلة عن البنى المتوازية وأنواع المخدمات Servers وكيف تعمل.

بنيان الحاسوب الشخصي PC Architecture

يتم في هذا البحث إسقاط كل ما تعلمناه على الحاسب الشخصي، يتم شرح آلية عمل المسرى المتزامن وغير المتزامن وآلية المقاطعة وآلية عمل المودم وبطاقة الإظهار ولوحة المفاتيح وأمور أخرى.

تقويم 2011-2012

شرائح العرض

هذا مجلد شرائح العرض الخاص بالدكتور نوار العوا.

موارد تعليمية

  • Hennessy J. L., Patterson D., “Computer organization and design: the hardware/software interface”, Morgan-Kaufmann Pub, 2009

(older versions too !)

روابط ذات صلة