CS305 Computer ArchitectureAutumn 2010

Lecture 01

Bhaskaran RamanDepartment of CSE, IIT Bombay

http://www.cse.iitb.ac.in/~br/

http://www.cse.iitb.ac.in/synerg/doku.php?id=public:courses:cs305­autumn10:start

   

Computer Architecture● “Architecture”

● The art and science of designing and constructing buildings

● A style and method of design and construction● Design, the way components fit together

● Computer Architecture● The overall design or structure of a computer system, 

including the hardware and the software required to run it, especially the internal structure of the microprocessor

   

CS305 Prerequisite

● Logic Design (CS210)● Switching theory● Number systems, computer arithmetic● Logic circuits, combinatorial logic, K­maps● Finite state machines in hardware● Arithmetic unit, control unit design● CAD, FPGA● VHDL

   

CS305 Course Contents

● Computer organization, von Neumann arch.● Instruction set design● Measuring performance, Amdahl's law, CPI● Datapath and control path● Pipelining, hazards● Memory hierarchy, cache design, cache 

performance

   

CS305 Course Contents (continued)

● Some queuing theory● Disk storage● RAID● Error correction codes, Hamming codes● I/O Buses● Multiprocessors

   

Relation to Other Topics/Courses

Gates, digital circuits, chips

CPU, memory, I/O

Instruction set

Operating System (OS)

Application programs

Digital logic

Machine lang.

Assembly lang.

Higher levellanguage

Har

dwar

eSo

ftw

a re

CS210: Logic DesignCS210: Logic Design

CS305: ComputerArchitecture(Hardware/

software interface)

CS305: ComputerArchitecture(Hardware/

software interface)

CS347: Oper. Sys.CS347: Oper. Sys.

Compilers(Impl. of PL)Compilers

(Impl. of PL)

   

Course References

● “Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface”, 3rd/4th edition, David A. Patterson and John L. Hennessy, Elsevier (Restricted South Asia Edition).

● Notes from other computer architecture courses

   

Why Important?

Q: Why do you think Computer Architecture is important (or unimportant)?

   

Scenario­1: Watch TV || Record

   

Scenario­2: ICU Patient Monitoring

Image source: uwhealth.org

   

Scenario­3: Rural Computing

   

Scenario­4: Horn­Ok­Please

   

Why Important?

● Computing central to information age● Computer systems range from very small to very 

large, low­end to super­computers● New computing devices, end­user devices● How are they designed?  What affects their 

performance?

Q: Why do you think Computer Architecture is important (or unimportant)?

   

Course Evaluation● Homework assignment(s): 15%● Quizzes: 15%● Mid­sem: 25%● End­sem: 45%

● Companion course: CS341: Computer Architecture Lab● Assembly language programming, learning concepts 

through simulator (SPIM) based implementation

   

Students vs. Exam­Takers● Student:

– Attend all classes, arriving on/before time– Exceptions require (1) written explanation (2) prior permission– Attention in classes– Integrity in work: exams, homeworks, labs, etc.

● Exam­takers– 80% attendance required (institute norm, I don't care)

● Declare yourself as student or exam­taker● Student ­­> exam­taker transision is easy and automatic● Exam­taker ­­> student transition is hard

   

Student­Teacher Relationship

● Being a student is a pre­requisite for teacher­student relationship

● (Only) By being a student, you can:● Ask questions in class● Request deadline extensions● Negotiate on exam re­evaluations

● I will do my best to hold my end of the bargain

   

How You Learn is Important

● Aspects of “how you learn”● Commitment and hard­work● Time­management● Group learning● Integrity: most important

– Strict policy on dishonesty

– Cheating OR helping cheat ==> FR grade