مادة: بنيان حاسب 2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 نبذة

تعتبر هذه المادة تكملة لمادة: بنيان حاسب 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

• مراجعة لمادة بنيان الحواسيب 1 كلها (تذكرة بمفاهيم ”بنيان الحاسوب“).

• تصميم وحدة التحكم في المعالج CPU : حيث يتم مراجعة بعض مفاهيم الدارات المنطقية مثل الآلة منتهية الحالات FSM ثم يتم الإنتقال إلى تصميم وحدة التحكم CU بالطريقة العتادية والبرمجية (في مادة بنيان حواسيب 1 تم التعرف على كيفية تصميم وحدة الحساب والمنطق ALU وفي بنيان حواسيب2 نكمل ما تبقى من تصميم المعالج الصغري Micro Processor).

• المعالج المتواردprocessor pipeline: فكرة جديدة مستخدمة في جميع الحواسيب الهدف منها تحسين الإنتاجية للمعالج (عدد العمليات المنفذة في واحدة الزمن مع العلم إنها لا تزيد من سرعة المعالج نفسه ولكن إنتاجه يصبح أكبر) .

• 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 وسيتم شرح ما هو الفضاء الإفتراضي الذي يتعامل معه المعالج , في البداية يتم مراجعة الذاكرة الخابية لأنها تشبه الذاكرة الإفتراضية إلى حد بعيد جداً ثم بعد ذلك يتم شرح الآلية التي يتعامل فيها المعالج في حال وجود أكثر من معالج ولكل معالج ذاكرة خاصة خابية خاصة به وذلك يتم بطريقتين عتادية وبرمجية (بروتوكول الإستطلاع MESI)

• البنى المتوازية Parallel Architectures : البعض يعتبر هذا البحث أنه من الأبحاث التي يحتاج إلى حفظ بصم ولكنه من أجمل الأبحاث , يتم التحدث فيه عن تصنيف البنى المتوازية وأنواع شبكات التوصيل ومواضيع أخرى لها علاقة بال "العنقدة Clustering" (توزيع الحمل على أكثر من حاسب) أي أن يتم تشغيل برنامج يحتاج إلى قدرة حسابية عالية 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 و كيف تعمل .

• بنيان الحاسوب الشخصي PC Architecture: يتم في هذا البحث إسقاط كل ما تعلمناه على الحاسب الشخصي , يتم شرح آلية عمل المسرى المتزامن وغيرالمتزامن وآلية المقاطعة وآلية عمل المودم وبطاقة الإظهار ولوحة المفاتيح وأمور أخرى.

 مصادر الدراسة

- سلايدات الدكتور : رؤوس أقلام ولا يكتفى بدراستها

- محاضرات سابقة للمادة

- كتاب : ., “Computer organization and design: the hardware/software interface”, Morgan-Kaufmann Pub, 2009