מבוא למערכות מחשב מר מרצה כללי להנדסה חפש בקורס

פרק 1 - ייצוג מספרים ▼
הפרק עוסק בייצוג מספרים עשרוניים ובינארים, 4 פעולות אריתמטיות עם מספרים בינאריים חיוביים, המספרים המשלימים וביצוע פעולות עם מספרים בינאריים מכוונים. נושאים נוספים בפרק לפי דרישה הם: קודים בינאריים שונים (קוד BCD, קוד GRAY, קודים משלימים, קודים ממושקלים, קודים ליניארים - המינג, אופן הכתיבה של קוד במשרד ובמקלט ויכולת גילוי ותיקון שגיאות) וייצוג מספרים בשיטת הנקודה הצפה (בפורמט IEEE754).

פרק 2 - אלגברה בוליאנית ופונקציות בוליאניות ▼
הפרק עוסק בתיאור האלגברה הבוליאנית, הגדרות משפטים והוכחות. לאחר מכן יוצג תיאור מקיף של לוגיקה בינארית, שערים לוגיים ופונקציות בוליאניות - כתיבתן, פישוטים בסיסים תוך שימוש בתכונות והמשפטים הבוליאניות, ומימושים לוגים שונים.

פרק 3 - צמצומים ומימושים של פונקציות בוליאניות ▼
בפרק זה נעסוק בטכניקות לפישוט וצמצום פונקציות בוליאניות כגון שיטת המפה ושיטת QM. בנוסף נלמד כיצד לממש פונקציות שונות לפי תכונותיהן באמצעות שערי NOR, NAND ו-XOR.

פרק 4 - לוגיקה צירופית ▼
הפרק עוסק בתכנון וניתוח של מעגלים צירופיים. נלמדים הבלוקים: מחבר חלקי ומלק (Full Adder, Half Adder), מחסר חלקי ומלא (Full Subtractor, Half Subtractor), משווה גודל (Magnitude Comparator), מפענח (Decoder), מקודד (Encoder), בורר (MUX) ומפלג (DMUX).

פרק 5 - מערכים תכנותיים - פרק העשרה ▼
רכיבי ROM, PROM, EPROM, EEPROM, מערכי PLA ו-PAL. מימוש באמצעות יחידות PROM, שירשור של יחידות PROM זו לזו.

פרק 6 - תזמונים והפרעות במעגלים ספרתיים - פרק העשרה ▼
שיטות ייצוג של פונקציות מיתוג, תכן לוגי, הפשטה למודל ספרתי, מתחי כניסה ויציאה, זמן זיהום (Contamination Delay), זמן התקדמות (Propagation Delay), זמני עלייה וירידה (Rise Time, Fall Time), סיכונים: סיכון סטטי (Static Hazard), סיכון דינאמי (Dynamic Hazard), מצב פעולה יסודי (Fundamental Mode).

פרק 7 - מבוא ללוגיקה סדרתית ויחידות זכרון ▼
מודל כללי של מערכת סדרתית, הגדרות: מצב נוכחי (Present State), מצב הבא (Next State), משוואות המצב הבא, משוואות מוצא, משוואות עירור, סוגים של מעגלים סדרתיים - סינכרוני ואסינכרוני, רכיבי זיכרון (Flip-Flops, Latches). רכיבים: D-Latch, SR-Latch. רכיבים: SR-FF, D-FF, T-FF, JK-FF. הגדרת שאלות אנליזה וסינתזה, דיאגרמת זמנים, שיקולי תזמון: זמן זיהום, זמן התקדמות, זמן ה-Setup, זמן ה-Hold, משטרי פעולה סטטי ודינאמי.

פרק 8 - מעגלים סדרתיים סינכרוניים ▼
הפרק עוסק בנושאים הבאים עבור מכונות סינכרוניות: מימוש לוגי, משוואות עירור ומוצא, טבלת מצבים/מעברים, כתיבה וקריאה של דיאגרמת מצבים, מודל mealy ו-moore של מכונות מצבים, צמצום מצבים שקולים, משפטי צמצום ושימוש בטבלת גרירה, מעבר מתיאור מילולי של בעיה לכתיבה של דיאגרמה, טבלה, משוואות ומימוש לוגי.

פרק 9 - אוגרים ומונים ▼
אוגר מקבילי (Parallel Resister), אוגר הזזה (Shift Register), מונה אדווה (Ripple Counter), מונה סינכרוני (Synchronous Counter), מונה טבעת (Ring Counter), מונה ג'ונסון (Johnson Counter).

פרק 10 - בניית רכיבים לוגים ▼
יחידת ה-ALU (Arithmetic Logic Unit), אוגרים/מחסניות (Registers) ומקבץ האוגרים של המעבד (Register File).

פרק 11 - האסמבלי של מעבדי ה-MIPS ▼
עיקרון ההפשטה, ה-MIPS (חברה, הגדרה ומדד), מהו ה-ISA ומבנה הארכיטקטורה של מחשבי MIPS32, פקודות מסוגים R-Type, I-Type, J-Type. אוגר האפס, פעולות: add, sub, and, or, sll, srl, sra, lw, sw, beq, bne, j
אוגרים מיוחדים: hi, lo, zero. מבנה זיכרון של מחשב MIPS32. אוגר ה-PC ותפקידו. פקודות על בתים בודדים, פסאודו פקודות: move, li, la, blt.

פרק 12 - המעבד החד-מחזורי (Single-Cycle Processor) ▼
נתיב הנתונים, יחידת בקרה ראשית, יחידת בקרה משנית, 5 שלבי המעבד: Instruction Fetch, Decode, Execute, Memory, Write Back, מימוש פקודות R-Type, מימוש פקודות lw ו-sw, מימוש פקודות beq ו-jump, הערכת זמנים וביצועי מעבד

פרק 13 - המעבד הרב-מחזורי (Multi-Cycle Processor) ▼
פיצול פקודות למספר מחזורי שעון (Multicycle processor): IF, ID, MEM, WB. אוגרים: A, B, IR, MDR, ALUOut. תוספות בחומרה, מימוש יחידת הזכרון באמצעות מערכת FSM, שלבי ביצוע הפקודות של מעבד MIPS רב-מחזורי, מימוש יחידת הבקרה עם ROM ועם PLA.

פרק 14 - מעבד העובד בשיטת הצנרת (Pipeline Processor) ▼
מהי הצנרה (pipeline), אוגרי הצנרת IF/ID, ID/EX, EX/MEM, MEM/WB ושלבים בצנרת, תרשים פעימות שעון רבות (multiple clock cycle pipeline diagram), תרשים פעימת שעון בודדת (single clock cycle pipeline diagram), קווי הבקרה של מעבד הצנרת, סיכונים בצנרת: סיכוני מבנה (structural hazards), סיכוני נתונים (data hazards), סיכוני בקרה (control hazards). פתרונות: עיכוב (stall) והכנסת nop בקוד, יחידת ההעברה (forwarding unit), יחידת איתור סיכונים (Hazard Detection Unit), שיטות חיזוי (Prediction).

פרק 15 - שאלות מסכמות בנושאי הליבה של מערכות ספרתיות ▼
הפרק עוסק בשאלות חזרה מסכמות ומגוונות ומטרתו היא לתרגל ולהעשיר את הידיעה והניסיון בנושאי הקורס.