COEN 311Computer Organization & Software

Chapter 1Introduction and Terminology

(Prof. Sofiène Tahar)

Concordia University Electrical & Computer Engineering

Conceptual View of a Computer System

P. E. Livadas, C. Ward, Computer Organization and the MC6800, Chapter 1.

Software Layer – Operating System View 

P. E. Livadas, C. Ward, Computer Organization and the MC6800, Chapter 1.

Inner Layers of Hardware – Physical View

P. E. Livadas, C. Ward, Computer Organization and the MC6800, Chapter 1.

Hardware Components of a Computer System

P. E. Livadas, C. Ward, Computer Organization and the MC6800, Chapter 1.

Opening the Box

Inside the Processor• AMD Barcelona: 4 processor cores

Memory• Volatile main memory

– Loses instructions and data when power off

• Non‐volatile secondary memory– Magnetic disk– Flash memory– Optical disk (CDROM, DVD)

Networks• Communication and resource sharing• Local area network (LAN): Ethernet

– Within a building

• Wide area network (WAN): the Internet• Wireless network: WiFi, Bluetooth

Organization of Single Bus System

P. E. Livadas, C. Ward, Computer Organization and the MC6800, Chapter 1.

Time Sharing Process

Time

Printer

Disk

OS Routines

Program

User program and OS routine sharing of the processor

t5t4t3t2t1t0

Software

High Level Language

Assembly Language

Machine Code

Hardware

OS

Compiler

Assembler

Loader

Word processor; Video game

C‐ compiler (high level language & processor dependent)

Instructions (processor dependent)Pentium, Power PC, MC68000

Binary (processor dependent)Pentium, Power PC,MC68000

Processor: Pentium,AMD,Power PCMemory IO devices

Windows 7Unix, Linux

C++Java

(processor dependent)

ADD R1, R2

01010110

compiler

Compilation flow

SW Application

High Level SW Program

3 + 2 =? 5

beginvar int a, b, c;a := 3;b := 2;c := a+b;end

Compilation Flow: Example

Computer HW:

Assembly Program:

Allocate variables to registersa <‐‐> R1b <‐‐> R2 c <‐‐>  R3

1000  0010  10

1010  01 10 11

1000 0011 01   Machine Program:

+

Processor Memory

Registers (R1,R2,…)

LOAD  3, R1;              R1 <‐ 3LOAD  2, R2;              R2 <‐ 2ADD    R1, R2, R3;     R3 <‐ R1+ R2 = 5

Computer HW:

Assembly Program:

Allocate variables to registersa <‐‐> R1 b <‐‐> R2 c <‐‐>  R3

LOAD R1, 3;             R1 <‐ 3LOAD R2, 2;             R2 <‐ 2ADD   R3, R1, R2;    R3 <‐ R1+ R2 = 5

1000  10 0010

1010  11 01 10

1000 01 0011    Machine Program:

+

CPU Memory

Registers (R1,R2,…)

Computer Hardware

PC

IR

MBRControl

ALU

ProcessorR0R1R2

4 general purpose registers

Memory

MAR

R3

PC

IR

MBRControl

ALU

Instruction Execution

Fetch

MAR  PC

MDR M[MAR]

IR MDR

Processor

Memory

MAR

R0R1R2

4 general purpose registers

R3

PC

IR

Control

Instruction Execution

processor

MemoryExecuteR3 <‐ R1+R2

read (R1)read (R2)addwrite (R3) 

MBR

R0R1R2

4 general purpose registers

R3 ALU

+

MAR

ADD R1, R2, R3

MAR  PC

MBR M[MAR]

IR MBR

R3  R1 + R2

PC PC + 1

InterpretADD Ri,Rj,Rk

Increment PC

Execute

Decode

Fetch

Instruction Execution Flow