Архитектура ЭВМ (Computer Architecture)

На основании международного образовательного стандарта Computer Science был разработан стандарт СПбГУ с тем же названием. В дополнение к вопросам, обозначенным в международном стандарте, в этом курсе рассказывается о разработках кафедры и родственных ей IT предприятий в области создания новых архитектур ЭВМ и технологий их программирования. В курсе рассказывается о базовых понятиях архитектур ЭВМ (арифметико-логическое устройство, память, регистры, устройство управления, ввод/вывод), истории их создания, архитектурных способах ускорения ЭВМ (водопровод, RISC, спекулятивное исполнение, предсказание переходов, многопроцессорные и многомашинные архитектуры), о нетрадиционных архитектурах (систолические структуры, мобильные телефоны, встроенные системы реального времени). В теме «HLL компьютеры» подробно рассказывается о HLL компьютере "Самсон", разработанном под руководством автора этого курса. От слушателей курса не требуется начать программировать на машине "Самсон", гораздо более интересно обсудить, почему выбрана именно такая архитектура, такая система команд, какие предложены оптимизации, чем предлагаемые архитектуры лучше существующих. В заключение рассказывается о двух конкретных наиболее популярных архитектурах ЭВМ (самая старая из ныне живущих архитектур мейфрейм IBM/360 и наиболее массовая современная архитектура ARM).

По завершении этого курса учащиеся будут:
Уметь:
- Разбираться в различных архитектурах ЭВМ, сравнивать их по длине кода, эффективность исполнения, оценивать сложность аппаратной реализации;
- На основании знания внутренней структуры компьютера, устройства его кэш-памяти, знания реализации шин, уметь оптимизировать свои программы;
- Спроектировать новую ЭВМ, хотя бы на бумаге.

Знать:
- Структурные схемы современных ЭВМ;
- Способы аппаратной реализации основных элементов ЭВМ;
- Принципы работы устройств ввода/вывода.

Владеть:
- Навыками ускорения программного обеспечения за счет знания внутренней организации кэш-памяти и шин;
- Навыками ускорения ввода/вывода;
- Способами рационального создания микропрограмм ЭВМ.

• Введение. Что такое архитектура ЭВМ
• Иерархия памяти
• Увеличение производительности устройств
• Архитектуры HLL на примере организации УВК "Самсон"
• Архитектуры ЭВМ с повышенной надежностью