دليل المراجعة · GKU 2
دليل مراجعة معمارية الحاسب وتنظيمه (هندسة الحاسب)
تفتح هذه الوحدة المعالج من الداخل. تبدأ بآلة البرنامج المخزّن والتعليمات التي تفهمها وكيف يتحول سطر بلغة C إلى تلك التعليمات؛ ثم كيف تُحفظ الأعداد في عدد ثابت من البتات وأين ينهار ذلك؛ ثم كيف تُقاس السرعة قياساً منصفاً. أما النصف الثاني فيدور حول جعل الآلة سريعة: خط الأنابيب، وهرم الذاكرة والذواكر المخبئية، والذاكرة الافتراضية، والمقاطعات والوصلات التسلسلية التي تربطها بالعالم الخارجي. ومعظم أسئلة الاختبار هنا حسابات قصيرة — عرض حقل، أو زمن معالج، أو عدد دورات خط أنابيب، أو تقسيم عنوان في الذاكرة المخبئية — ولذلك ينتهي كل قسم بأمثلة محلولة بالأرقام.
مبني على المعيار التخصصي الرسمي لهيئة تقويم التعليم والتدريب لهذا الموضوع: كل موضوع مُدرج وكل مخرج تعلّم، مع المعادلات والأشكال والأمثلة المحلولة. الأقسام الكاملة متاحة للأعضاء في التطبيق.
SKU 2.1 · معمارية مجموعة التعليمات وحساب الحاسب
آلة فون نيومان ودورة التعليمة وأنماط العنونة
الوحدات الوظيفية لحاسب البرنامج المخزّن، ودورة الجلب وفك الترميز والتنفيذ بوصفها عمليات نقل بين المسجلات، وفئات التعليمات، وكيف يجد كل نمط عنونة معامله.
لغة التجميع وترجمة البرامج
ترجمة عبارات لغة C يدوياً إلى لغة تجميع RISC-V (التعابير والمصفوفات والحلقات)، وما يفعله كلٌّ من المترجم والمجمّع والرابط والمحمّل في الطريق إلى برنامج يعمل.
مقارنة RISC مع CISC
فلسفتان في تصميم مجموعة التعليمات، وما تقايض به كل منهما في معادلة زمن المعالج، ولماذا تعمل معالجات x86 الحديثة كآلات RISC من الداخل.
تمثيل الأعداد: المدى والدقة والفيض
الأعداد الصحيحة بلا إشارة وبالمتمم الثنائي، ومتى يفيض الجمع، والفاصلة العائمة وفق IEEE 754: ما المدى والدقة اللذان تعطيهما الصيغة، وماذا يفعل الغيض.
مقاييس أداء الحاسب
زمن المعالج والقانون الحديدي، ومتوسط CPI لخليط التعليمات، ولماذا يضلل MIPS، والمقاييس المعيارية، وقانون أمدال للحكم على تحسين وحدة الحساب أو إضافة أنوية.
SKU 2.2 · تنظيم المعالج والذاكرة
التوازي على مستوى التعليمات: خط الأنابيب والمخاطر
كيف يداخل خط أنابيب من خمس مراحل بين التعليمات، والتسريع الذي يمكن أن يعطيه، ومخاطر البنية والبيانات والتحكم التي تكلّف دورات تعطيل، وكيف يستعيد التمرير والتوقع معظمها.
مقاييس أداء الذاكرة
زمن الانتظار وزمن الدورة وعرض النطاق للذاكرة، وكيف يداخل التشذير بين عمليات الوصول، ومتوسط زمن الوصول لهرم ذاكرة فيه مستوى أو مستويان من الذاكرة المخبئية.
تنظيمات الذاكرة المخبئية
الذواكر المخبئية ذات التخطيط المباشر والترابطية بالمجموعات والترابطية الكاملة؛ وتقسيم العنوان إلى وسم وفهرس وإزاحة؛ وتتبع الإصابات والإخفاقات؛ وسياسات الاستبدال والكتابة.
إدارة الذاكرة والذاكرة الافتراضية
لماذا تحصل كل عملية على فضاء عناوين افتراضي خاص بها، وكيف يترجم الترقيم العناوين عبر جدول الصفحات، وماذا يوفر TLB، وكم يكلّف خطأ الصفحة.
المقاطعات ونقل الإدخال والإخراج والاتصال التسلسلي
الاستطلاع والمقاطعات والوصول المباشر إلى الذاكرة وكلفة كل منها على المعالج؛ والمقاطعات المتجهة وذات الأولوية؛ والوصلات التسلسلية غير المتزامنة مقابل المتزامنة؛ ولماذا أصبحت الوصلات السريعة تسلسلية.
أدلة أخرى في هندسة الحاسب
- دليل مراجعة الدوائر والإلكترونياتGKU 1 · عدد الأقسام: 8
- دليل مراجعة التصميم الرقميGKU 3 · عدد الأقسام: 10
- دليل مراجعة البرمجة والخوارزمياتGKU 9 · عدد الأقسام: 10
- دليل مراجعة هندسة النظم والمشاريعGKU 8 · عدد الأقسام: 6
- دليل مراجعة شبكات الحاسبGKU 5 · عدد الأقسام: 9
- دليل مراجعة معالجة الإشاراتGKU 7 · عدد الأقسام: 8
- دليل مراجعة الأنظمة المدمجةGKU 4 · عدد الأقسام: 8
- دليل مراجعة إدارة موارد الأنظمةGKU 6 · عدد الأقسام: 8