Architektury systemów komputerowych lato 2022/23

Lista

Język wykładowy	Polski
Opiekun	Piotr Witkowski
Liczba godzin	30 (wyk.) 30 (ćw.) 15 (prac.) 15 (rep.)
Rodzaj	Informatyczny 1
ECTS	8
Polecany dla I roku	Nie
Egzamin	Tak
Tagi	ASK (Architektury systemów komputerowych)
Grupy efektów kształcenia	Architektury systemów komputerowych

Opis przedmiotu:

Celem przedmiotu jest wprowadzenie słuchaczy do budowy i zasad działania komputerów z punktu widzenia programisty. Studenci nabędą wiedzy z zakresu programowania niskopoziomowego. Po zakończeniu przedmiotu będą rozumieć: * reprezentację programów i danych na dysku i w pamięci komputera, * wpływ architektury komputera na wydajność aplikacji, * mechanizmy sprzętowe używane do implementacji systemów operacyjnych, * jak unikać pisania programów podatnych na ataki. ##### Program 1. Reprezentacja danych * reprezentacja danych w pamięci komputera * arytmetyka na liczbach binarnych w systemie uzupełnień do dwóch * arytmetyka na liczbach zmiennopozycyjnych standardu IEEE754 * problemy wynikające z ograniczeń reprezentacji maszynowych typów numerycznych 2. Programowanie niskopoziomowe * reprezentacja pośrednia programów (kod trójadresowy, graf przepływu sterowania) * translacja konstrukcji języka C do asemblera procesorów x86-64 (wyrażenia, instrukcje sterujące, typy rekordowe i tablicowe) * konwencja wołania procedur i organizacja stosu wywołań (ABI) 3. Konsolidacja i ładowanie * proces kompilacji, konsolidacji i ładowania programów (sekcje, relokacje, układ pamięci) * reprezentacja programów – format plików ELF * biblioteki i konsolidator dynamiczny (ld.so) 4. Podatności programów na ataki * błąd przepełnienia stosu * wykorzystywanie podatności (wstrzykiwanie kodu, programowanie zorientowane na powroty) * sprzętowe i programowe techniki zapobiegania podatnościom (ASLR, W^X) 5. Pamięć masowa i operacyjna * hierarchia pamięci i lokalność dostępów * organizacja pamięci operacyjnej (czasu dostępu, protokół DDR) * dyski magnetyczne (multi-zone recording, buforowanie) * dyski półprzewodnikowe (odśmiecanie bloków) * komunikacja procesora z urządzeniami peryferyjnymi (przerwania, MMIO, DMA) 6. Pamięć podręczna * organizacja pamięci podręcznej (zbiór, blok, znacznik, bity dodatkowe) * polityka wymiany bloków (LRU) * polityka zapisu (write-back, write-through) * analiza i optymalizacja programów pod kątem lokalności dostępów 7. Translacja adresów i pamięć wirtualna * motywacja: zarządzanie pamięcią, izolacja, leniwe sprowadzanie danych * przestrzeń adresowa i mechanizm translacji adresów * zbiór roboczy i rezydentny, błąd strony * hierarchiczna reprezentacja tablicy stron * przyspieszanie procesu translacji dzięki TLB * przełączanie przestrzeni adresowych * problemy na styku translacji adresów i pamięci podręcznej (homonimy i synonimy) 8. Wpływ mikroarchitektury procesora na wydajność programów * przetwarzanie superskalarne (procesory Out-of-Order, spekulacja) * modelowanie obliczeń grafem przepływu danych * przewidywanie skoków (BHT i BTAC) ##### Zajęcia Większość zajęć do przedmiotu będzie prowadzona w postaci ćwiczeń z deklaracjami. Pozostałe to pracownie programistyczne: * programowanie w asemblerze x86-64 * odpluskwianie programów z użyciem [gdb](https://www.gnu.org/software/gdb/) * przeprowadzanie ataków na podatne oprogramowanie * optymalizacja programów w języku C ##### Zmiana od roku akademickiego 2021/2022 **W związku ze zmianą wymiaru godzinowego, od roku 2021/2022 zmienia się liczba punktów ECTS z 6 do 8.**

Wykłady

Lista

Prowadzący	Termin zajęć	Limit	Zapisani	Kolejka
Nieznany Prowadzący	pt 18:00-20:00 (s. wirtualna4)	70	29	0

UWAGA! Wyższa liczba oznacza wyższy priorytet, po zapisaniu do grupy zostajemy usunięci z kolejek o niższym priorytecie.

Ćwiczenia

Lista

Prowadzący	Termin zajęć	Limit	Zapisani
Piotr Polesiuk	wt 10:00-12:00 (s. 104)	22	21
Artur Kraska	śr 08:00-10:00 (s. 5)	21	18
Piotr Witkowski zdalna	śr 17:00-19:00 (s. wirtualna4)	21	3

UWAGA! Wyższa liczba oznacza wyższy priorytet, po zapisaniu do grupy zostajemy usunięci z kolejek o niższym priorytecie.

Pracownie

Lista

Prowadzący	Termin zajęć	Limit	Zapisani
Piotr Witkowski zdalna	śr 16:00-17:00 (s. wirtualna4)	22	18
Piotr Witkowski zdalna	cz 17:00-18:00 (s. wirtualna1)	22	5
Piotr Witkowski zdalna	cz 18:00-19:00 (s. wirtualna4)	22	18

UWAGA! Wyższa liczba oznacza wyższy priorytet, po zapisaniu do grupy zostajemy usunięci z kolejek o niższym priorytecie.

Repetytoria

Lista

Prowadzący	Termin zajęć	Limit	Zapisani	Kolejka
Artur Kraska	śr 13:00-14:00 (s. 119)	45	34	0

UWAGA! Wyższa liczba oznacza wyższy priorytet, po zapisaniu do grupy zostajemy usunięci z kolejek o niższym priorytecie.

Konsultacje prowadzących:

Imię i nazwisko	Pokój	Konsultacje
Artur Kraska	204	Środa 12:15-13:30 (wcześniej należy poinformować mnie mailowo).
Piotr Polesiuk	338	wtorek 14-16
Piotr Witkowski	311	Po wcześniejszym umówieniu się pocztą elektroniczną.
Nieznany Prowadzący