DD2377, Maskinnära programmering och datorarkitektur 7,5 hp 2010 (maskin10)

Aktuell kursomgång: maskin12 period 3 11/12

Föregående kursomgångar

Senaste nytt (ändrad 2010-03-23) finns här

Denna kurs samläses som tre kurser:

• SU-kursen DA7009 (sumaskin10)
• KTH-kursen DD2377 (maskin10)
• Vidareutbildningskursen DD221V (fovmaskin10)

Kursledare

Stefan Nilsson <snilsson@nada.kth.se>.

Föreläsningar

Länkar till dessa föreläsningar kommer att aktiveras allt efter som.

• Föreläsning 1 introducerar programspråket C, huvudsakligen för den som kan Python eller Java
  F1: Genomgång av C, Kodexempel
• Föreläsningarna 2 och 3 behandlar hur data lagras på datorn samt vad datorn gör med data på bit-, byte- och ordnivå. Vi behandlar hur dessa operationer görs i C.
  F2: Bitar och bytes
  F3: Heltal och flyttal
  
• Föreläsning 4, 5 och 6 behandlar assemblerprogrammering, speciellt på X86-arkitekturen.
  F4A: Introduktion
  F4B: Kontrollstrukturer
  F5: Procedurer
  F6A: Sammansatta data
  F6B: Sammanfattning
• Föreläsning 7, 8, 9 och 10 behandlar datorarkitektur. Vi beskriver en förenklad X86-arkitektur och diskuterar två implementationer, en sekvensiell och en pipeline implementation.
  F7A: ISA
  F7B: Logisk design
  F8: Sekventiell implementation
  F9: Pipeline implementation
  F10: Sammanfattning
• Föreläsning 11 och 12 behandlar hur datorns konstruktion påverkar effektiviteten hos program. Vi diskuterar hur program skall skrivas för att bli effektiva.
  F11: Maskinoberoende kodoptimering
  F12: Maskinberoende kodoptimering
• Föreläsning 13 och 14 behandlar den minneshierarki som datorn använder och behandlar speciellt cacheminnen
  F13: Minneshierarkin
  F14: Cacheminnen

Examination

Kursen examineras i tre moment: en tentamen och två labkurser. Lab 1 och 2 utgör labkurs 1. Lab 3 utgör labkurs 2. Samtliga moment betygsätts med betyg A - E. Betyget på labkurs 1 bestäms genom att poängen för lab 1 och lab 2 vägs samman.

Betyg

För godkänt måste alla moment vara godkända (betyg E). Slutbetyg på kursen vägs samman från alla tre moment. Detta betyder att:

Betyg	kräver minst
A	A+A+B
B	A+A+E, A+B+D, A+C+C eller B+B+C
C	A+D+E, B+C+E eller C+C+D
D	C+E+E eller D+D+E
E	E+E+E

Tentamen

Fredag 19 mars 8-13 i sal V21, V22

Omtentamen

Nästa ordinarie skriftliga tenta ges i samband med kursen nästa år. Efter överenskommelse med kursledaren kan man göra en muntlig omtentamen. Denna måste i så fall ske under ordinarie tentaperiod.

Extentor

• Test tentamen
• Test tentamen svar
• Tentamen 2005-04-02
• Tentamen 2005-04-02 svar
• Tentamen 2006-03-10
• Tentamen 2006-03-10 svar
• Tentamen 2006-06-02
• Tentamen 2006-06-02 svar
• Tentamen 2007-03-09
• Tentamen 2007-03-09 svar
• Tentamen 2008-03-14
• Tentamen 2008-03-14 svar
• Tentamen 2008-06-03
• Tentamen 2008-06-03 svar
• Tentamen 2009-03-13
• Tentamen 2009-03-13 svar
• Tentamen 2010-03-09

Kurslitteratur

För detaljerad läsanvisning se följande.
Huvudlitteratur för kursen är första halvan av:

Computer Systems: A Programmer's Perspective (CS:APP), International Edition,
Randal E. Bryant and David R. O'Hallaron, Prentice-Hall, 2003. ISBN 0-13-178456-0

Till C-delen av kursen rekommenderas (boken finns eventuellt också på svenska):

The C Programming Language, Second Edition,
Brian W. Kernighan and Dennis M. Ritchie, Prentice-Hall, 1988. ISBN 0-13-110362-8

Böckerna finns på kårbokhandeln.

Läsanvisning

I kursen ingår följande material:

• Utdelat material:
  • Föreläsningsanteckningar
  • Labinstruktioner
• Ur kursboken (Computer Systems, a programmers perspective) ingår följande:
  • Kapitel 1:

    Ingår:	1.1 - 1.2, 1.4
    Kursivt:	1.0, 1.3

  • Kapitel 2:

    Ingår:	Allt utom nedanstående.
    Kursivt:	"Intel IA32 Floating-Point Arithmetic"

  • Kapitel 3:

    Ingår:	Allt utom nedanstående.
    Kursivt:	3.0, 3.1, 3.13
    Ingår ej:	3.14, 3.15

  • Kapitel 4:

    Ingår:

    Allt

  • Kapitel 5:

    Ingår:

    Allt

  • Kapitel 6:

    Ingår:	Allt utom nedanstående.
    Kursivt:	6 - 6.1.2

Laborationer

Ni kan göra laborationerna ensama eller, hellre, två och två. Hur laborationen redovisas finns beskrivet i respektive laborationsinstruktion. Varje laboration som redovisas i tid (lab 1 2010-02-03, lab 2 2010-02-17, lab 3 2010-03-18) ger 1 bonuspoäng vardera till tentamen. Alla Laborationer skall ha redovisats senast 2010-03-18. Det kommer att vara möjlikt att redovisa senare men då endast för betyg godkänt.

Innan ni gör laborationerna måste ni göra följande förberedelser:

1. Logga in på kursen med kommandot:
   • course join maskin10
   Logga ut från datorn och logga in igen. Om ni är två, så måste båda göra detta.
2. Om ni är två skall efter detta båda göra:
   • course labdir maskin10 <användarnamn för den andre gruppmedlemmen>
   Detta kommer att skapa en underkatalog maskin10 i era hemkataloger där ni båda har samma rättigheter. Om ni sedan skapar underkataloger i denna så får ni båda samma rättigheter också i dessa kataloger.

Dessutom måste ni registrera er i Rapp-databasen där era resultat kommer att synas allteftersom de rapporteras in. Ni kommer åt Rapp-databasen på följande webb-address: http://nestor.nada.kth.se:8090/rapp

Laboration 2 görs på assembler.nada.kth.se som är en X86-maskin som kör GNU/Linux. För att komma åt assembler, använd kommandot ssh:

    ssh userid@assembler.nada.kth.se

1. Bitpussel. Hantering av data på bitnivå i ord.
2. Binär bomb. Läsa maskinkod med hjälp av debugger etc. Senaste resultat på labben
3. Datorarkitektur. Experiment med simulerade implementationer. Simulatorn finns beskriven här

Uppdatering

På del A i labb 3 räcker det att göra den första deluppgiften (sum.ys) för att få full poäng (15) på den delen av labben. (Du får förstås gärna göra även rsum.ys och copy.ys om du har lust.)

Jag har lovat att testa ett nytt system för inlämning och rättning av uppgifter och ber dig därför att lämna in labb 1 (som redan är godkänd och klar) en andra gång. Gör så här:

• Gå till EduJudge och skapa ett konto genom att klicka på länken "login".
• Lämna in filen bits.c från labb 1. (Du behöver en "enrolment key" [sic] som du får av mig på föreläsningen.)
• Fyll i enkäten.

Datorarkitektur schema VT 2010

Dag	Tid	Plats	Ämne	Litteratur
Tisdag 19/1	10-12	V3	Kursadministration, översikt F1: Genomgång av C, huvudsakligen för dem som kan Python eller Java men inte C	CS:APP kap 1 Prog. Lang. C
Onsdag 20/1	15-17	V3	F2: Bitar och bytes	CS:APP kap 2
Torsdag 21/1	10-12	V3	F3: Numbers Flyttal	CS:APP kap 2
Fredag 22/1	10-12	V3	Assemblerkod: F4A: Introduktion,
Fredag 22/1	13-17	Gul, Brun	Laboration 1: Bit-pussel
Måndag 25/1	8-10	V3	Assemblerkod: F4B: Kontrollstrukturer	CS:APP kap 3
Tisdag 26/1	13-15	V3	Assemblerkod: F5: Procedurer	CS:APP kap 3
Torsdag 28/1	8-10	Gul, Grön	Laboration 1: Bit-pussel forts.
Fredag 29/1	15-17	Gul, Brun	Laboration 1: Bit-pussel forts.
Måndag 1/2	8-10	V3	Assemblerkod: F6A: Sammansatta data, F6B: Sammanfattning	CS:APP kap 4
Tisdag 2/2	13-15	V3	Datorarkitektur: F7A: ISA F7B: Logisk design	CS:APP kap 4
Torsdag 4/2	8-10	Orange, Grön	Laboration 2: Binär bomb	GDB
Fredag 5/2	8-10	Röd, Orange	Laboration 2: Binär bomb	GDB
Måndag 8/2	13-15	V2	Datorarkitektur: F8: Sekventiell implementation	CS:APP kap 4
Tisdag 9/2	8-10	V3	Datorarkitektur: F9: Pipeline implementation, F10: Sammanfattning	CS:APP kap 4
Onsdag 10/2	15-17	Röd, Orange	Laboration 2: Binär bomb forts.
Fredag 12/2	15-17	Gul, Brun	Laboration 2: Binär bomb forts.
Måndag 15/2	8-10	V3	F11: Maskinoberoende kodoptimering	CS:APP kap 5
Tisdag 16/2	13-15	V3	F12: Maskinberoende kodoptimering	CS:APP kap 5
Torsdag 18/2	8-10	Röd, Orange	Laboration 3: Datorarkitektur	Simulator
Fredag 19/2	15-17	Gul, Brun	Laboration 3: Datorarkitektur	Simulator
Måndag 22/2	13-15	E2	F13: Minneshierarkin	CS:APP kap 6
Tisdag 23/2	13-15	V3	F14: Cacheminnen	CS:APP kap 6
Torsdag 25/2	8-10	Röd, Orange	Laboration 3: Datorarkitektur forts.	Simulator
Fredag 26/2	15-17	Gul, Brun	Laboration 3: Datorarkitektur forts.	Simulator
Fredag 19/3	8-13	V21, V22	Tentamen	Allt