Bilgisayar Yapısı BİL 221

T.C. MALTEPE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ LİSANS PROGRAMI

2010-11 Bahar Yarıyılı

Bilgisayar Yapısı

AKTS Kredisi 7 2. yıl – 2. yarıyıl Lisans Zorunlu

4 s/hafta Teorik: 2 s/hafta / Uygulamalı: 2 s/hafta Türkçe

Dersin Koordinatörü, iletişim bilgileri ve görüşme saatleri: Yrd.Doç.Dr. Serap Çekli scekli@maltepe.edu.tr; Pts. 14. ⁰⁰-16.⁰⁰, Salı. 14.⁰⁰-15.⁰⁰, Çarş. 09.⁰⁰-12.⁰⁰

Öğretim elemanları, iletişim bilgileri ve görüşme saatleri:

Yrd.Doç.Dr. Ali Akman aakman@maltepe.edu.tr; Salı 10.⁰⁰-11.⁰⁰ , Salı 14.⁰⁰ – 15.⁰⁰, Çarş. 10.⁰⁰- 11.⁰⁰, Çarş. 16.⁰⁰-17.⁰⁰, Perş. 10.⁰⁰-12.⁰⁰

Yrd.Doç.Dr. Serap Çekliscekli@maltepe.edu.tr; Pts. 14. ⁰⁰-16.⁰⁰, Salı. 14.⁰⁰-15.⁰⁰, Çarş. 09.⁰⁰-12.⁰⁰ Dersin ya da öğretim elemanının web sayfasının adresi:

http://bil221.aliakman.net

http://akademik.maltepe.edu.tr/~scekli/

Dersin Genel Amacı: Bu dersin amacı, öğrencinin temel bilgisayar yapısı, işlemciler, bilgisayar arithmetiği ve boruhatlı veriyolu hakkında bir birikim sahibi olmasıdır. Öğrenci, makine dili komutlarını ve ilgi kavramları, makine dili sembolik gösterimi (assembly) ve makine dili arasındaki ilişkiyi anlar.

Komutların (MIPS komut kümesi mimarisi -ISA-) makine dili gösterimini öğrenme. Kayar noktalı sayılar ve kayar noktalı sayılar ile yapılan aritmetik işlemlerin icrası, veriyolu ve kontrol ünitelerinin tasarımı kavranır.

Planlanan Öğrenme Çıktıları ve Alt Beceriler: Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler;

 Çeşitli adresleme modları ve veri transferi komutları (MIPS) gibi komutları öğrenir,

 Yığın (stack), program sayacı (PC), durum kaydedicileri, ve aynı zamanda makine kodu programların veriyolunda icra edilmesi süreci gibi temel kavramları anlar,

 İşlemci yapısı, temel bileşenleri, dahili kaydedicileri ve ilgili süreçleri kavrar,

 Komut kümesi mimarisi (MIPS ISA) kavramına aşina hale gelir ve makine dili (assembly) komut disizi yazmayı öğrenir, ilgili işlemleri görür,

 Bilgisayar donamında aritmetik işlemlerin icrası konusunu anlar,

 Boruhatlı veriyolunu bileşenlerini, temellerini performans katkılarını öğrenir.

Genel Yeterlilikler:

Çeşitli seviyelerde donanım ve yazılım arasındaki ilişkinin derinlemesine anlaşılması. Makine dili (assembly) komutlarının öğrenilip makine dili kodları yazılması ve ana bilgisayar yapısı ilkelerinin edinilmesi için sayısal mantık temellerinin anlaşılması. Karmaşık sistemlerin anlaşılması için hiyerarşik (seviyelendirilmiş) bir yaklaşım kullanma yeteneğinin geliştirilmesi. Bu ders, daha sonra görülecek olan bilgisayar bilimleri dersleri için gerekli temel kavramların öğrenilmesini sağlar.

Öğretim Yöntem ve Teknikleri: Anlatım, tartışma, soru-cevap, problem çözme ve deney gerçekleştirme.

Dersin veriliş şekli: Yüz yüze.

Varsa, Uygulamanın (staj) yapıldığı yer: Yok.

Önkoşul: Yok.

Eş dönemli koşul: Yok.

Önerilen ilave dersler: Yok.

Dersin içeriği: Bilgisayar teknolojisi, performans konuları, bilgisayar donanımında aritmetik işlemlerin icrası, komut kümesi mimarisi (ISA), MIPS sembolik makine (assembly) dili, işlemci ve işlemci bileşenleri, veriyolunda konutların icrası süreçleri, boruhatlı veriyolu ve kontrol.

Ders kategorisi: (Yalnızca bir kategori işaretlenecektir.)

1. Temel meslek dersleri x

2. Uzmanlık/alan dersleri 3. Destek dersleri

4. Aktarılabilir beceri dersleri

5. Beşeri, İletişim ve Yönetim Becerileri Dersleri

Ders Kitabı: D.A.Patterson & J.L.Hennessy, “Computer Organization & Design: The Hardware/Software Interface”, 4th edition, Morgan Kaufmann Pub., 2009.

Yardımcı Okumalar: Alan W. Shaw, “Logic Circuit Design”, Saunders College Publishing Series in Electrical Engi-neering, English, ISBN-10: 0030507936, ISBN-13: 978-0030507939.

Haftalık ders konuları:Ara sınav(lar) ve final sınavı için belirlenen günler ya da haftalar yazılacaktır.

Haftalar Tartışılacak/İşlenecek Konular

1. Hafta Bilgisayar soyutlama ve teknolojisi, donanım dili

2. Hafta İşlemci ve komut performans konuları, komut kümesi mimarisi (ISA) kavramı 3. Hafta İşlemler ve bilgisayar donanımının işlenenleri

4. Hafta Mantıksal işlemler, karar verme komutları

5. Hafta MIPS adresleme konuları ve kullanılan dresleme modları

6. Hafta Makine dili bir programın çevrilmesi ve icra edilmeye hazır hale getirilmesi 7. Hafta Diziler ve işaretçiler, makine dili ve işaretçi kullanımı, işaretçilerin karşılaştırılması 8. Hafta Bilgisayar donanımında icra edilen aritmetik işlemler için temel ilkeler, temel

işlemler; toplama ve çıkarma işlemleri.

9. Hafta Donanımda çarpma ve bölme işlemleri, aritmetik işlemleri yapan donanım için optimize edilmiş yapılar

10. Hafta Kayar noktalı sayı gösterimi ve kayar noktalı sayılar için aritmetik işlemler, kayar noktalı sayılar için MIPS komutları

11t. Hafta Işlemci yapısı, temel işlemci elemanları 12. Hafta Veriyolu, veriyolu bileşenleri, veriyolu inşaası

13. Hafta Veriyolunun ana kontrol ünitesinin tasarım yöntemi ve veriyolunda kontrol işaretleri

14. Hafta Boruhattı temel ilkeleri, tek-çevrimli ve boruhatlı veriyolu performanları, boruhatlı veriyolunun komut kümeleri

15. Hafta Boruhattı kazaları (hazards), boruhatlı veriyolunda kaza çeşitleri, duraksamalı boruhatlı veriyolunu performans konuları

Değerlendirme Sistemi

KATKI PAYI

YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARI SAYISI Y1 Y2

Devam 80%

Laboratuar 14 10% 10%

Uygulama Alan Çalışması)

Derse Özgü Staj (Varsa) ÖdevSunum

Projeler Seminer Kısa Sınavlar

Ara sınavlar 2 30% 50%

Final 1 60% 40%

TOPLAM

YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTUNA KATKISI 40% 60%

YARIYIL SONU SINAVININ BAŞARI NOTUNA KATKISI 60% 40%

TOPLAM 100% 100%

AKTS (Öğrenci İş Yükü Tablosu)

Etkinlikler Sayısı Süresi

(Saat) Toplam İş Yükü Ders Süresi(Sınav haftası dahildir: 14x haftalık ders saati) 14 2 28

Laboratuvar 14 2 28

Uygulama

Derse Özgü Staj (varsa) Alan Çalışması

Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi(Ön çalışma, pekiştirme, vb) 14 3 42 Sunum / Seminer Hazırlama

Proje 1 15 15

Ödevler 4 2 8

Ara sınavlar 2 15 30

Yarıyıl Sonu Sınavı 1 15 15

Toplam İş Yükü 166

Dersin Öğrenim Çıktılarının Program Yeterlilikleri ile İlişkisi

Katkı Düzeyi No Program Yeterlikleri/Çıktıları

1 2 3 4 5

1 Bilgisayar mühendisliği problemlerinin çözümünde matematik, fen ve

mühendislik bilgilerini uygulayabilme becerisi X

2 Bilgisayar Mühendisliği alanında karşılaşılabilecek sorunları tanımlama,

uygun çözümleme ve modelleme yöntemlerini kullanarak çözme becerisi X 3 İhtiyaç duyulan gereksinimleri karşılayabilecek Bilgisayar Mühendisliği

problemlerini tasarlayabilme ve çözümleyebilme becerisi X

4 Bilgisayar Mühendisliği araç ve yazılımlarını etkin şekilde kullanabilme

becerisi X

5 Veri toplama, sonuçları analiz etme, yorumlama ve paylaşabilme becerisi X 6 Teknolojik yenilikleri izleme yeteneği ve yaşam boyu öğrenme bilinci X 7 Takım çalışmasında ve disiplinlerarası çalışma gruplarında etkin görev

alabilme ve liderlik edebilme becerisi X

8 Sözlü ve yazılı etkin iletişim kurabilme becerisi X

9 Alanı ile ilgili konularda dış kaynaklı yayınları takip edebilme ve

kullanabilme becerisi X

10 Mesleki ve etik sorumlulukların bilincinde olma X

11 İş hayatındaki uygulamalara yönelik farkındalık X

12 Mühendislik uygulamalarının ulusal ve evrensel düzeydeki, hukuksal,

toplumsal, kültürel ve çevresel etkilerini kavrayabilme X