Kozi ya Usanifu wa Kompyuta
Jua kanuni zinazoendesha kila kichakataji cha kisasa, kuanzia milango ya mantiki na seti za maagizo hadi utekelezaji wa mpangilio tofauti na usanifu wa GPU. Kozi hii inakupa kina cha kiufundi cha kuelewa, kuchambua, na kubuni mifumo ya kompyuta katika kiwango cha maunzi. Iwe unafuata muundo wa chip, uprogramaji wa mifumo, au utafiti wa hali ya juu, huu ndio msingi unaohitaji.
Unachojifunza:
Utajenga uelewa kamili wa jinsi vichakataji vinavyoundwa na jinsi vinavyotekeleza maagizo kwa ufanisi. Kuanzia mantiki ya dijiti na uwakilishi wa namba, utaendelea kwenye muundo wa ISA, njia za data za mzunguko mmoja na za mfululizo, na utekelezaji wa hali ya juu wa superscalar. Utasoma safu kamili ya kumbukumbu, ikijumuisha mpangilio wa kache, DRAM, na teknolojia mpya zisizo tete. Kozi pia inashughulikia mifumo ya vichakataji vingi, usanifu wa GPU, mifumo ya kuingiza/kutoa, usalama wa maunzi, na vichapuzi maalum vya kikoa. Mwishoni, utakuwa tayari kuchambua vikwazo vya utendaji na kutathmini biashara za usanifu kwa ujasiri.
Jinsi unavyosoma kwa vitendo Kozi ya Usanifu wa Kompyuta
Jinsi unavyofanya mazoezi Kozi ya Usanifu wa Kompyuta
Kwa wewe ambaye ni kampuni na unataka kufundisha timu yako
Katika Dedika kwa kampuni, kozi inakuja na mazoezi na mifano inayohusiana na biashara yako na kwa njia ambayo kampuni yako inahitaji.
Maudhui ya Kozi
Sura 8 • Masomo 40Muda kati ya saa 4 na 360 (unachagua)
Sura ya 1FichaFicha maelezoAngalia maelezoMisingi ya Usanifu wa Kompyuta
Misingi ya Usanifu wa Kompyuta
Somo la 1 • Mantiki Mfuatano na Mashine za Hali
Inatanguliza flip-flops, rejista, na mashine za hali zenye kikomo zinazohifadhi na kupanga habari kwa mfuatano. Inaunganisha mantiki ya mchanganyiko na dhana ya hali ya kichakataji.
Somo la 2 • Usanifu wa Von Neumann na Harvard
Inalinganisha mifano miwili mikuu ya usanifu inayoongoza namna amri na data zinavyohifadhiwa na kurejeshwa. Inaweka msingi wa majadiliano ya seti za amri na kumbukumbu.
Somo la 3 • Historia na Mabadiliko ya Kompyuta
Inafuatilia kompyuta kutoka vikokotoo vya mitambo hadi vichakataji vya kisasa, ikielezea kwa nini maamuzi ya usanifu yalifanywa. Inatoa mazingira ya kihistoria kwa kila dhana inayoletwa baadaye.
Somo la 4 • Mifumo ya Namba na Uwakilishi wa Data
Inaelezea binary, octal, hexadecimal, na umbizo za namba zenye alama zinazotumiwa ndani ya vichakataji. Inawapa wanafunzi msingi wa jinsi data yote inavyowekwa katika mwonekano halisi.
Somo la 5 • Dhana za Msingi za Mantiki ya Dijitali
Inashughulikia aljebra ya Boolean, lango za mantiki, na saketi za mchanganyiko kama vitalu vya ujenzi vya vifaa vyote. Inaunganisha hisabati dhahania na tabia halisi ya saketi.
Sura ya 2FichaFicha maelezoAngalia maelezoMuundo wa Usanifu wa Seti ya Amri
Muundo wa Usanifu wa Seti ya Amri
Somo la 1 • Aina za Amri na Operesheni
Inaainisha amri za hesabu, mantiki, uhamishaji data, udhibiti wa mtiririko, na maalum. Inaonyesha jinsi ufunikaji wa operesheni unavyoathiri uwezo wa mkusanyaji na programu.
Somo la 2 • Majukumu na Uainishaji wa ISA
Inafafanua kile ISA inavyobainisha na jinsi falsafa za RISC na CISC zinavyotofautiana katika malengo ya muundo. Inaweka msamiati unaotumika katika sura zote za muundo wa kichakataji.
Somo la 3 • Misingi ya Usanifu wa Lugha za Assembleri
Inatafsiri dhana za ISA katika uandishi wa vitendo wa mkusanyiko, ikisisitiza umbizo la amri na maarifa ya njia za kushughulikia. Inatoa msingi wa vitendo kabla ya kujifunza muundo wa kichakataji.
Somo la 4 • Umbizo za Amri na Usimbaji
Inashughulikia umbizo za amri zenye urefu usiobadilika, unaobadilika, na mseto na athari zake kwa ugumu wa kusimbua. Inaunganisha uchaguzi wa usimbaji na ufanisi wa mabomba.
Somo la 5 • Njia za Kushughulikia
Inakagua njia za kushughulikia za moja kwa moja, isiyo ya moja kwa moja, yenye faharasa, na jamaa na wakati kila moja inafaa. Inawaandaa wanafunzi kuchambua mifumo ya ufikiaji wa kumbukumbu katika programu.
Sura ya 3FichaFicha maelezoAngalia maelezoNjia ya Data ya Kichakataji na Udhibiti
Njia ya Data ya Kichakataji na Udhibiti
Somo la 1 • Faili la Rejista na Kumbukumbu ya Data
Inaelezea mpangilio wa faili la rejista, milango ya kusoma/kuandika, na muunganisho wa kumbukumbu ya data ndani ya njia ya data. Inaunganisha vipengele vya uhifadhi na mtiririko wa utekelezaji wa amri.
Somo la 2 • Uchambuzi wa Utendaji wa Muundo wa Mzunguko Mmoja
Hupima kipindi cha saa, CPI, na upitishaji wa kichakataji cha mzunguko mmoja, ukionyesha ukosefu wake wa ufanisi. Inachochea mbinu za mabomba zinazoletwa katika sura inayofuata.
Somo la 3 • Muundo wa Kitengo cha Udhibiti
Inapata mawimbi ya udhibiti kutoka kwenye sehemu za opcode kwa kutumia jedwali la ukweli na kupunguza mantiki. Inaonyesha jinsi kitengo cha udhibiti kinavyoratibu kila kipengele cha njia ya data kwa amri moja.
Somo la 4 • Muundo na Uendeshaji wa ALU
Inaunda vitengo vya mantiki ya hesabu vinavyosaidia kujumlisha, kutoa, na operesheni za bitwise na utambuzi wa kipekee na kufurika. Inaweka msingi wa muundo wa njia ya data katika vifaa halisi.
Somo la 5 • Uundaji wa Njia ya Data ya Mzunguko Mmoja
Inaunganisha ALU, faili la rejista, kumbukumbu, na PC katika njia moja ya utekelezaji wa mzunguko mmoja. Wanafunzi hufuatilia kila aina ya amri kupitia njia kamili ya data.
Sura ya 4FichaFicha maelezoAngalia maelezoUtengenezaji wa Mabomba na Usimamizi wa Hatari
Utengenezaji wa Mabomba na Usimamizi wa Hatari
Somo la 1 • Hatari za Muundo na Migogoro ya Rasilimali
Inachunguza migogoro ya rasilimali kutokana na kumbukumbu iliyoshirikiwa na vitengo vya kazi na kuitatua kwa kurudia au kupanga ratiba. Inakamilisha uainishaji wa hatari kwa muundo wa mabomba.
Somo la 2 • Hatari za Data na Uelekezaji Mbele
Inatambua hatari za RAW, WAR, na WAW na kuzitatua kupitia njia za uelekezaji mbele na uingizaji wa kusimama. Inaonyesha jinsi uelekezaji mbele unavyojiondoa adhabu nyingi za hatari za data.
Somo la 3 • Mbinu za Juu za Mabomba
Inapanua mabomba ya msingi hadi mabomba ya kina zaidi, mabomba ya juu, na ushughulikiaji wa ubaguzi ndani ya bomba. Inawaandaa wanafunzi kwa dhana za superscalar na utekelezaji nje ya mpangilio.
Somo la 4 • Misingi ya Mabomba
Inatanguliza mfano wa bomba la hatua tano na kueleza jinsi kuingiliana kwa amri kunavyoongeza upitishaji. Inaweka mipaka ya hatua na rejista kati ya hatua.
Somo la 5 • Hatari za Udhibiti na Utabiri wa Tawi
Inachanganua adhabu za tawi na kutathmini mikakati ya utabiri tuli na nguvu ili kupunguza mizunguko iliyopotea. Inaunganisha usahihi wa utabiri na utendaji wa jumla wa bomba.
Sura ya 5FichaFicha maelezoAngalia maelezoDaraja la Kumbukumbu na Muundo wa Akiba
Daraja la Kumbukumbu na Muundo wa Akiba
Somo la 1 • Teknolojia za Kumbukumbu Kuu na Hifadhi
Inaelezea mpangilio wa DRAM, aina mbalimbali za SDRAM, na sifa za vifaa vya hifadhi ikijumuisha SSD. Inakamilisha picha ya daraja kutoka akiba hadi hifadhi ya kudumu.
Somo la 2 • Uboreshaji wa Utendaji wa Akiba
Inatumia utabiri wa awali, akiba za wahasiriwa, kwanza-neno-muhimu, na uboreshaji wa mkusanyaji ili kupunguza adhabu za kukosa. Inakadiria uboreshaji kwa kutumia uchambuzi wa AMAT.
Somo la 3 • Mpangilio wa Akiba na Ramani
Inashughulikia mpangilio wa akiba wa direct-mapped, set-associative, na fully associative na athari zake kwa kiwango cha hit. Inaunganisha sera ya ramani na ugumu wa vifaa na utendaji.
Somo la 4 • Kanuni za Daraja la Kumbukumbu
Inaelezea mrejeleo wa ukawaida, viwango vya daraja, na mabadiliko ya gharama-uwezo-kasi yanayosukuma muundo wa daraja. Inaweka msingi wa majadiliano yote yanayofuata ya akiba na kumbukumbu.
Somo la 5 • Sera za Ubadilishaji na Uandishi wa Akiba
Inatathmini algoriti za uingizwaji za LRU, FIFO, na nasibu pamoja na sera za write-through na write-back. Inaonyesha jinsi uchaguzi wa sera unavyoathiri kiwango cha kukosa na trafiki ya kumbukumbu.
Sura ya 6FichaFicha maelezoAngalia maelezoUtekelezaji wa Superscalar na Nje ya Mpangilio
Utekelezaji wa Superscalar na Nje ya Mpangilio
Somo la 1 • VLIW na Usambamba unaopangwa na Mkusanyaji
Inalinganisha mbinu za OOO zinazozingatia vifaa na mbinu za VLIW zinazoendeshwa na mkusanyaji za uvunaji wa ILP. Inatathmini msongamano wa nambari, utangamano wa binary, na ugumu wa upangaji ratiba.
Somo la 2 • Algoriti ya Tomasulo na Vituo vya Akiba
Inaelezea ubadilishaji jina la rejista kupitia vituo vya akiba na jinsi algoriti ya Tomasulo inavyowezesha utekelezaji nje ya mpangilio. Inatatua hatari za WAR na WAW kwa nguvu.
Somo la 3 • Kifurushi cha Kuagiza Upya na Ubaguzi Sahihi
Inatanguliza kifurushi cha kuagiza upya ili kutoa matokeo kwa mpangilio huku kikitekeleza nje ya mpangilio. Inahakikisha semantiki sahihi za ubaguzi katika vichakataji vya OOO.
Somo la 4 • Dhana za Usambamba wa Ngazi ya Amri
Inafafanua ILP, utegemezi wa kweli na wa uongo, na mipaka ya kinadharia ya utekelezaji sambamba wa amri. Inaweka motisha kwa miundo ya superscalar na OOO.
Somo la 5 • Muundo wa Kichakataji cha Superscalar
Inashughulikia mantiki ya urejeshaji, usimbuaji, na uwasilishaji wa amri nyingi inayohitajika ili kutoa amri kadhaa kwa mzunguko. Inaunganisha upana wa superscalar na kupungua kwa faida za ILP.
Sura ya 7FichaFicha maelezoAngalia maelezoUsanifu wa Vichakataji Vingi na Sambamba
Usanifu wa Vichakataji Vingi na Sambamba
Somo la 1 • Mitandao ya Muunganisho
Inatathmini topolojia za basi, crossbar, mesh, torus, na fat-tree kwa muda wa kusubiri, kipimo data, na gharama. Inaunganisha muundo wa mtandao na mipaka ya upanuzi wa vichakataji vingi.
Somo la 2 • Usanifu wa GPU na Usambamba wa Data
Inachunguza muundo wa kichakataji cha mtiririko cha GPU, utekelezaji wa warp na kizuizi cha nyuzi, na daraja la kumbukumbu kwa kazi zenye mizigo ya data sambamba. Inalinganisha uboreshaji wa upitishaji wa GPU na uboreshaji wa muda wa kusubiri wa CPU.
Somo la 3 • Itifaki za Mshikamano wa Akiba
Inaelezea tatizo la mshikamano katika mifumo ya kumbukumbu iliyoshirikiwa na kutekeleza itifaki za kunusa na za saraka. Inaunganisha uchaguzi wa itifaki na upanuzi na mzigo wa juu wa trafiki.
Somo la 4 • Uainishaji wa Kompyuta Sambamba
Inaainisha usanifu sambamba kwa kutumia uainishaji wa Flynn na kutofautisha mifano ya SIMD, MIMD, na mseto. Inatoa mfumo wa kutathmini miundo yote ya mifumo sambamba.
Somo la 5 • Mifano ya Uthabiti wa Kumbukumbu
Inatofautisha uthabiti wa mfuatano kutoka kwa mifano iliyolegea na kueleza jinsi vizuizi vya kumbukumbu vinavyotekeleza mpangilio. Inawaandaa wanafunzi kufikiri kuhusu usahihi wa programu shirikishi.
Sura ya 8FichaFicha maelezoAngalia maelezoMifumo ya I/O na Ujumuishaji wa Mfumo
Mifumo ya I/O na Ujumuishaji wa Mfumo
Somo la 1 • Ujumuishaji wa Mfumo kwenye Chipu
Inachunguza muundo wa SoC unaojumuisha CPU, GPU, vidhibiti vya kumbukumbu, na I/O kwenye chipu moja. Inatathmini muunganisho wa ndani ya chipu, nyanja za nguvu, na mabadiliko ya muundo.
Somo la 2 • I/O Inayopangwa, Inayoendeshwa na Kukatiza, na DMA
Inalinganisha mbinu za uendeshaji za kupigia kura, zinazoendeshwa na kukatiza, na DMA kwa matumizi ya CPU na upitishaji. Inaonyesha wakati kila mbinu inafaa kwa kasi tofauti za vifaa.
Somo la 3 • Misingi ya Mfumo wa I/O
Inafafanua sifa za vifaa vya I/O, viwango vya uhamisho, na jukumu la vidhibiti katika kuweka vifaa katika kiwango cha dhahania. Inaweka vipimo vya utendaji wa I/O vinavyotumika katika sura nzima.
Somo la 4 • Usanifu wa Basi na Itifaki
Inachanganua miundo ya basi ya ulandanishi na isiyo ya ulandanishi, mipango ya usuluhishi, na mapungufu ya kipimo data. Inaunganisha muundo wa basi na vikwazo vya utendaji wa ngazi ya mfumo.
Somo la 5 • Viunganishi vya Kisasa vya I/O
Inakagua viunganishi vya mfululizo wa kasi ya juu, viungo vya uhakika hadi uhakika, na usanifu wa PCIe unaochukua nafasi ya mabasi ya zamani sambamba. Inatathmini upanuzi wa kipimo data na mzigo wa juu wa itifaki.
Cheti chako halali cha kukamilisha
Kozi hii ni kwa ajili yako:
Wanafunzi wa shahada ya kwanza ya sayansi ya kompyuta: tayari kwenda zaidi ya programu kwenye misingi ya maunzi.
Wanafunzi wa uhandisi wa umeme: kuunganisha maarifa ya mzunguko kuelekea muundo kamili wa kichakataji.
Watengenezaji programu: wanaotaka kuelewa kinachotokea chini ya mfumo wa uendeshaji.
Wahandisi wa mifumo iliyopachikwa: wanaotafuta maarifa ya kina kuhusu tabia na vikwazo vya kichakataji.
Wapenzi wa maunzi: wenye shauku ya jinsi chip zinavyohesabu katika kiwango cha silikoni.
Waombaji wa shahada za uzamili: kujenga msingi thabiti kabla ya utafiti wa juu wa usanifu.
Kile wanasema wanafunzi wetu
Madarasa yenu ni kamilifu. Nimenunua kifurushi cha mwaka mmoja na hatimaye nina nafasi ya kufuata mada mbalimbali zinazovutia bila kulazimika kubadilisha majukwaa... Nawashukuru kwa kila kitu mnachofanya, tayari nimewashauri kwa watu wengine...
Ninapenda jinsi masomo yanavyokwenda moja kwa moja kwenye hoja na jinsi ninavyoweza kubadilisha sura na kuruka maudhui nisiyohitaji.
Ninapenda maudhui na mtindo wa uwasilishaji na maandishi ya video, ambayo yanaharakisha mchakato!
Jukwaa ni la haraka, rahisi kutumia. Utofauti wa maudhui na video za ziada zinasaidia sana katika kujifunza.
Mafunzo muhimu
Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara
Dedika ni nani?
Je, cheti kinatumika nchini Tanzania?
Je, kozi ni bure?
Mzigo wa masomo wa kozi ni upi?
Kozi zikoje?
Kozi zinafanyaje kazi?
Muda wa kozi ni upi?
Gharama au bei ya kozi ni ipi?
Kozi ya EAD au mtandaoni ni nini na inafanyaje kazi?
Kozi ya PDF