Studiewijzer BACHELOR INFORMATICA 2015-2016 Opleiding Vak Studiejaar, Semester, Periode Coördinator(en) Docent Practicum docenten Assistenten Studielast (EC) Vakcode : Bachelor Informatica : Architectuur & Computerorganisatie : 1 ste jaar, 1 ste semester, 1 ste blok : drs. Anthony van Inge : drs. A. v. Inge, : ing. E. H. Steffens, drs. T. Walstra : S. v. Schaik, H. Aptroot, D. Veenstra : 6 EC : 5062ARCO6Y 1
1. Globale inhoud De ontwikkeling van moderne computertechnologieën vereist professionals, met een achtergrond uit alle informaticadomeinen, die zowel hardware als software begrijpen. De interactie tussen de hardware en software op een verscheidenheid van niveaus biedt ook een kader voor het begrijpen van de fundamenten van de informatica. Of uw primaire interesse hardware of software, informatica of elektrotechniek is, de centrale ideeën binnen dit vak blijven hetzelfde. Dit vak zal daarom de relatie tussen hardware en software tonen en richten op de concepten die de basis vormen voor de huidige computers. Dit vak geeft een overzicht van de architectuur en organisatie van een computer, bestaande uit een CPU, geheugen, I/O organisatie, en randapparatuur. De nadruk zal liggen op de fundamentele concepten van de computerarchitectuur, machine-instructies, geheugentoegang en opslag, uitvoering van instructies, assembleertaal, computerorganisatie; datarepresentatie, digitaal rekenen, het geheugen en adresseermethoden, procedures en interrupts; conditionele verwerking. Bovendien zal, met de kennis van de grondbeginselen van de computerarchitectuur en het assembler programmeren, het voor de student mogelijk zijn om zelf een architectuur te bouwen en te programmeren. Dit wordt enerzijds gefaciliteerd met een bit accurate simulator en anderzijds met fysieke componenten. Dit weerspiegelt onder andere dat, bij het ontwerpen van processoren, het hardware/ software co-design concept belangrijk is. Omdat dit vak het hart van de hedendaagse computer behandelt en de computer zowel het studieobject als het gereedschap van de informaticus is, is de relatie met andere vakken expliciet én impliciet onvermijdelijk. Voorkennis (bijvoorbeeld opgedaan tijdens het keuzevak Informatica) is hoogstens een pre, maar zeker niet noodzakelijk. Aangezien in dit vakgebied het Engels de lingua franca is geworden zal als aanloop naar het vervolg onderwijs het onderwijsmateriaal in het Engels zijn. Voor al het overige blijft Nederlands de voertaal. Een ieder is vrij om te kiezen tussen het Nederlands en het Engels voor wat betreft in te produceren materiaal, maar moet daarvoor eerst toestemming krijgen van de assistenten of docent. 2. Leerdoelen De student kan: aangeven uit welke deelsystemen een computersysteem is opgebouwd de executietijden vergelijken van een gegeven programma op verschillende computersystemen gespecificeerd door bepaalde karakteristieken uitleggen wat het gedrag van elke deelsysteem is uitleggen hoe deze deelsystemen samen het gedrag van het computersysteem bepalen kan de hiërarchische organisatie van een computer beschrijven aan de hand van de deelsystemen binaire representaties lezen en schrijven van integers en floating point nummers een architectuur bouwen uit de basis componenten deze programmeren met een assembleertaal 2
de doorgang traceren van een opeenvolging van instructies door een multi-stage pipeline en de data- en control hazards identificeren de data- en control hazards in een programma, dat geschreven is in een assembleertaal, identificeren en oplossen de code en data over de niveaus van een memory hiërarchie traceren de eigenschappen en de toepassingen van verschillende I/O apparaten typeren zich nauwkeurig uitdrukken met gebruik van passende vakterminologie nauwgezet en volhoudend debuggen een lab-report schrijven 3. Onderwijsvormen Het vak bestaat uit een hoorcollege en een practicum. 2x2 uur hoorcollege per week 2x2 uur practicum per week Eenmalig 2 uur hardware practicum aan het begin van het blok Eenmalig 4 uur hardware practicum aan het eind van het blok 8 uur per week zelfstudie 4. Aanwezigheid Voor het practicum geldt een aanwezigheidsplicht van 100%. Wanneer een onderdeel wordt gemist, zonder goedkeuring van een voorafgaand afwezigheidsverzoek, zal dit onderdeel niet opnieuw worden aangeboden. Echter als u onverhoopt absent bent wegens onvermijdbare omstandigheden (bv. gezondheid) dient de docent op de hoogte gebracht te worden via e-mail a.vaninge@uva.nl om zo spoedig mogelijk een overleg te plannen en een inhaalmogelijkheid te bespreken. Ervaring leert dat de slagingskans aanzienlijk toeneemt wanneer de aanwezigheid bij colleges hoger is dan 80%. Tijdens het college en practica worden aanwezigheidslijsten ingevuld. Dit om snel te kunnen achterhalen wie benaderd dient te worden. 5. Opdrachten Elk practicum opdracht wordt afgerond met een zogenaamd lab-report. De opdrachten voor deze practica komen beschikbaar in Blackboard. Al het geproduceerde materiaal wordt ook via Blackboard ingeleverd. 6. Academische vorming en vaardigheden Wetenschappelijke verslaglegging Experimentele vaardigheden Modellering en representatie Analytisch denken Samenwerken 3
De beoordeling van deze vaardigheden wordt gedaan op basis van lab-reports en het verslag. Bovendien wordt ook de academische werkhouding meegenomen in de beoordeling van de practica. 7. Literatuur Computer Organization and Design, Fourth Edition: The Hardware/Software Interface, David A. Patterson, John L. Hennessy, The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design, ISBN-13: 978-0123747501, Paperback (~ 50,-) 8. Rooster en opbouw vak Per week zijn er 2x2 college-uren en 2x2 practicumuren. Halverwege en aan het eind van het college een 2 uur durend tentamen. Details van de verdeling van de uren en aanvang zijn te vinden in Datanose. De details voor de deadlines zijn te vinden in BlackBoard Zelfstudie uren = 6 EC x 28 studie uren/ec (2x2+2x4)X 6 weken 2x2 = 92 uren voor 8 weken. Dit resulteert in ongeveer 10 uur zelfstudie per week. Week Hoorcollege Onderwerpen 1 H1 Computer Abstractions and Technology H2 Instructions: Language of the Computer 2 H3 Arithmetic for Computers 3 H4 1 ste deel The Processor 4 Deeltentamen H1 t/m H4 1 ste deel 5 H4 2 de deel The Processor Below the Program Performance Uniprocessors to Multiprocessors Manufacturing and Benchmarking Operations, Operands Signed and Unsigned Numbers Instructions, Logical Operators, Conditional Operations Procedures ASCII Addressing Array vs Pointer Addition and Subtraction Multiplication and Division Floating Point Parallelism and Arithmetic: Associativity Logic Design Conventions Building a Datapath Pipelining Data & Control Hazards 6 H5 Memory Hierarchy Cache Basics Cache Performance: Measuring and Improving Virtual Memory Memory Hierarchy Framework Virtual Machines Finite-State Machine 4
Cache Coherence 7 H6 Multiprocessors Parallel Processing Shared Memory Message-Passing Multithreading SISD, MIMD, SIMD, SPMD & Vector Graphics Processing Units: GPUs 8 Eindtentamen H4 2 de deel t/m H7 9. Toetsing De summatieve toetsing zal plaatsvinden in een deel- en een eindtentamen. In de beoordeling zullen ook lab-reports meegewogen worden. In onderstaand schema zijn de verschillende toets onderdelen opgenomen en het bijbehorende gewicht. Bij het missen van een deadline voor de lab-reports zal het toegekende cijfer worden verlaagd met een punt per dag gerekend vanaf de deadline (na 5 dagen wordt het lab-report niet meer beoordeeld). Datum, plaats en tijdstip van een eventuele herkansing van practicum onderdelen wordt in nader overleg bepaald en kan alleen worden gedaan als het practicumwerk voor het verstrijken van de deadline is afgerond. Voor de feitelijke data en deadlines raadpleeg DataNose en Blackboard. Onderdeel Deadlines Weging Minimumcijfer Compen- Herkansing % seerbaar Op maandagen voor Lab-reports 30 c1 = labreports 5 nee In overleg 10:00 uur.** Deeltentamen 30 nee * c2 = deel + eind 5 Eindtentamen 30 nee * *Hertentamen (over de gehele stof) 60 c2 5 nee n.v.t. PAV zie PAV 10 c3= zie PAV zie PAV Eindcijfer 30 c1 + 60 c2 + 10 c3 100 ** De deadline vervalt voor de maandag in week 39 5.5 10. Fraude en plagiaat Dit vak hanteert de algemene Fraude- en plagiaatregeling van de UvA. Onder plagiaat of fraude wordt verstaan het overschrijven van het werk van een medestudent dan wel het kopiëren van wetenschappelijke bronnen (uit bijvoorbeeld boeken en tijdschriften en van het Internet) zonder daarbij de bron te vermelden. Uiteraard is plagiaat verboden. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd en streng tegen opgetreden. Bij verdenking van plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Wanneer de examencommissie 5
overtuigd is dat er plagiaat gepleegd is dan kan dit maximaal leiden tot een uitsluiting van al het onderwijs van de opleiding voor een heel kalenderjaar. Zie voor meer informatie over het plagiaat en fraude-reglement van de Universiteit van Amsterdam. 11. Aanmelding vak, tentamen en aanvullende voorwaarden Aanmelding voor de eerstejaarsvakken in het eerste semester gebeurt automatisch. Vanaf het tweede semester moet je jezelf aanmelden via het systeem SIS. Zie voor meer informatie hierover op de webpagina studentinformatiesysteem (SIS). Wanneer aangemeld voor een vak word je ook automatisch ingeschreven voor het bijbehorende tentamen en voor eventuele andere toetsvormen van dat vak. Zowel Blackboard als DataNose bevatten aanvullende informatie. NB. Je hebt alleen recht om deel te nemen aan de herkansing van een vak als je ook aan het eerste tentamen of eerste toetsmoment hebt deelgenomen en aan alle samenstellende voorwaarden (o.a. aanwezigheidsplicht, verplichte opdrachten etc.) hebt voldaan. Als dat het geval is en je haalt het tentamen niet, word je automatisch aangemeld voor het hertentamen. Als je niet aan alle voorwaarden hebt voldaan of niet deelneemt aan de eerste tentamenkans, word je niet ingeschreven voor de herkansing en moet je het vak het jaar daarna opnieuw doen. Als je om aantoonbare zwaarwegende redenen niet aan alle samenstellende onderdelen kunt voldoen of niet kunt deelnemen aan de eerste tentamenkans, dien je je voorafgaand aan het toetsingsmoment (tentamen, inleveren opdracht, inleveren paper etc.) te melden bij de studieadviseurs. In geval van aantoonbaar zwaarwegende omstandigheden wordt er dan in samenspraak met de docent gekeken of er een andere oplossing mogelijk is. 12. Contactinformatie Coördinator drs. Anthony (Toto) van Inge Adres : Science Park 904, kamer C3.157 Tel.nr : 5968 a.vaninge@uva.nl Hoorcollegedocent Zie coördinator Gastcollegedocent dr. Andy Pimentel Adres : Science Park 904, kamer C3.107 Tel.nr : 7578 a.d.pimentel@uva.nl Practicumdocent ing. Edwin Steffens Adres : Science Park 904, kamer C3.204 Tel.nr : 7551 e.h.steffens@uva.nl 6
Practicumdocent drs. Taco Walstra Adres : Science Park 904, kamer B0.136B Tel.nr : 5730 t.r.walstra@uva.nl 7