Προχωρημένα Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών¶

Προχωρημένη αρχιτεκτονική υπολογιστών με άξονα τη διοχέτευση (pipelining) σε επεξεργαστές RISC-V: κίνδυνοι (hazards), προώθηση, πρόβλεψη διακλάδωσης, εκτέλεση εκτός σειράς (Tomasulo, ROB), υπερβαθμωτές αρχιτεκτονικές, ιεραρχία μνήμης, κρυφές μνήμες και εικονική μνήμη. Στο εργαστήριο υλοποιείται νέα εντολή RISC-V στον προσομοιωτή gem5 και το RISC-V toolchain. Είναι μάθημα επιλογής του τομέα Υλικού & Αρχιτεκτονικής (ΥΑ), με έμφαση στην κατανόηση της εσωτερικής λειτουργίας σύγχρονων επεξεργαστών.

Θέματα Τι λένε οι φοιτητές Περίγραμμα ⬇ Κατέβασε για AI

Με μια ματιά¶


Κωδικός	CEID_NE4617
Εξάμηνο / τύπος	Εαρινό, μάθημα επιλογής Κατάλογος
ECTS	5 Κατάλογος
Ώρες / εβδομάδα	2 θεωρία + 1 φροντιστήριο + 2 εργαστήριο Κατάλογος
Τομέας	ΥΑ Κατάλογος
Διδάσκων 2025-26	Γ. Παπαδημητρίου Κατάλογος
Αξιολόγηση (περίγραμμα)	Εργασίες + τελική γραπτή εξέταση· οι εργαστηριακές ασκήσεις ελέγχονται δια ζώσης Περίγραμμα
Συνιστώμενα προαπαιτούμενα	Δεν βρέθηκαν πληροφορίες.

Τι θα μάθεις¶

Το επίσημο περίγραμμα εστιάζει στη διοχέτευση εντολών σε επεξεργαστές βασισμένους στην ISA RISC-V και στις τεχνικές μεγιστοποίησης της παραλληλίας επιπέδου εντολής (ILP) Περίγραμμα. Ενδεικτικοί άξονες:

Σχεδίαση διαδρομής δεδομένων με διοχέτευση και μονάδα ελέγχου διοχέτευσης σε RISC-V.
Κίνδυνοι (δομικοί, δεδομένων, ελέγχου) και τεχνικές επίλυσης: προώθηση/forwarding, καθυστερήσεις (stalls), πρόβλεψη και καθυστερημένη διακλάδωση.
Διαχείριση εξαιρέσεων στη διοχέτευση και δυναμική πρόβλεψη διακλάδωσης.
Εκτέλεση εκτός σειράς (out-of-order): αλγόριθμος Tomasulo, σταθμοί κράτησης (reservation stations), μετονομασία καταχωρητών, reorder buffers.
Υπερβαθμωτές (superscalar) αρχιτεκτονικές και πολλαπλή εκκίνηση εντολών (multiple issue).
Prefetchers εντολών/δεδομένων, ιεραρχία μνήμης, κρυφές μνήμες και εικονική μνήμη (hit rate, miss penalty, AMAT).
Δίαυλοι και διασύνδεση επεξεργαστή–μνήμης–περιφερειακών, συνεργασία με το λειτουργικό σύστημα για I/O Περίγραμμα.

Στο εργαστήριο του 2025-26 ζητήθηκε η προσθήκη νέας εντολής RISC-V (maxx, μορφής R) στο riscv-gnu-toolchain (binutils) και στον gem5 (decoder.isa, semantics) εκφώνηση εργασίας (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).

Πώς βαθμολογείται¶

Περίγραμμα: η αξιολόγηση περιλαμβάνει εργασίες και τελική γραπτή εξέταση· η εξέταση έχει ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής, σύντομης απάντησης, ανάπτυξης και επίλυσης προβλημάτων, με δυνατότητα προβολής γραπτού Κατάλογος: Περίγραμμα, Κατάλογος.
Ασυμφωνία βαρών: η Εργασία 1 δηλώνεται «15% του βαθμού» εκφώνηση εργασίας (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), Discord 2026-03 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), οι παρουσιάσεις paper «10%» και δυνατότητα skip κατά φοιτητή (2026-02) Discord 2026-02 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), μέλος ομάδας (2026-07) δίνει 0.4·(εργαστήριο) + 0.6·(γραπτό) Discord 2026-07 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο) και άλλος φοιτητής (2026-09) «1,5 το καθένα (0,15)» στο eClass Discord 2026-09 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Κατά φοιτητή, με 10 στο εργαστήριο αρκεί γραπτό ≥5 για τελικό ≥7 (με 0,4/0,6, αμφισβητείται) Discord 2026-07 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Ομάδες Εργασίας 1 (2025-26): 1–2 ατόμων, παράδοση zip και παρουσίαση στο εργαστήριο την Τετάρτη 1/4/2026 εκφώνηση εργασίας (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), Discord 2026-03 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Δεν κρατούνται απουσίες, αλλά αν λείψεις την ημέρα εξέτασης άσκησης ή παρουσίασης paper παίρνεις 0 στο αντίστοιχο ποσοστό (απάντηση σε ερώτηση, 2026-03) Discord 2026-03 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Για την εξεταστική Σεπτεμβρίου δεν δίνονται νέες εργασίες· ο βαθμός εργασίας διατηρείται μόνο για τον Σεπτέμβριο του ίδιου ακαδημαϊκού έτους, όχι για επόμενα εκφώνηση εργασίας (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), Κατάλογος.
Οι βαθμοί ανακοινώνονται στο Progress Discord 2026-09 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).

Εργασίες & εργαστήρια¶

Ο κατάλογος δίνει 2 ώρες εργαστηρίου εβδομαδιαίως Κατάλογος. Το 2025-26 το εργαστήριο περιλάμβανε:

Εργασία 1 (15%): υλοποίηση νέας εντολής RISC-V maxx rd, rs1, rs2 (μορφής R) με αλλαγές σε riscv-opc.h/riscv-opc.c, gem5 decoder.isa και semantics, rebuild toolchain και gem5· παραδοτέα zip με πηγαίο κώδικα και PDF (MATCH/MASK ανάλυση, objdump, gem5 output) εκφώνηση εργασίας (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Παρουσίαση paper: ανάθεση paper ανά ομάδα (σε ομάδες των τριών ήταν διαφορετικό paper), συζήτηση/ερωτήσεις στο εργαστήριο· όποιος έχασε την ημέρα ανάθεσης/παρουσίασης καλείται να στείλει email για να πάρει το paper Discord 2026-05 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Το εργαστήριο ελέγχεται «δια ζώσης» μέσω παρακολούθησης της ορθότητας των προγραμμάτων Περίγραμμα.

Εξετάσεις¶

Δεν υπάρχουν ακόμη μεταγραφές παλιών θεμάτων σε αυτόν τον φάκελο Εξετάσεις. Τα όσα ακολουθούν είναι ανάκληση φοιτητή από τη θερινή εξέταση του Ιουνίου 2026 (6 θέματα, διάρκεια ~2,5 ώρες κατά τον φοιτητή, που θεωρεί ότι ήταν «για 3ωρο») Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο):

Θέμα 1: κώδικας RISC-V με βρόχο και προδιαγραφές επεξεργαστή 2ης εκκίνησης· εύρεση κύκλων για απλή εκκίνηση και βέλτιστων κύκλων με χρονοπρογραμματισμό, σύγκριση απόδοσης.
Θέμα 2: ακολουθία θέσεων μνήμης λέξεων με προδιαγραφές cache· συμπλήρωση πίνακα (7–8 ζητούμενα ανά θέση).
Θέμα 3: εξαρτήσεις WAR/RAW/WAW σε εντολές και ποιες ισχύουν για in-order και ποιες για out-of-order.
Θέμα 4: βρόχος με καθυστερήσεις (πόσοι κύκλοι, π.χ. αν η προσπέλαση μνήμης παίρνει 1 κύκλο).
Θέμα 5: μνήμη/εικονική μνήμη με σελίδες· συμπλήρωση πίνακα με αιτιολόγηση.
Θέμα 6: κύκλωμα και εντολές· ποια flags του συστήματος ενεργοποιούνται.

Ο φοιτητής γράφει ότι τα θέματα είχαν υποερωτήματα που «παίρνουν 10–30 λεπτά» για μισή μονάδα Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο). Σύμφωνα με το περίγραμμα η εξέταση μπορεί να περιέχει πολλαπλής επιλογής, σύντομης απάντησης, ανάπτυξης και προβλήματα Περίγραμμα· σε ερώτηση αν θα είναι «πολλαπλής όπως πέρσι», η απάντηση ήταν «πολύ απίθανο» Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).

Δυσκολίες & παγίδες¶

Το μάθημα δεν διδάχθηκε κάποια χρόνια, οπότε η ύλη και οι εξετάσεις είναι σχετικά νέες: το 2022-23 υπήρχε στο eClass αλλά όχι στο πρόγραμμα, το 2023-24 ρωτούσαν αν θα γίνει, το 2024-25 φοιτητής γράφει «κάθε χρόνο υπάρχει στο πρόγραμμα και δεν γίνεται» Discord 2022-10 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), Discord 2023-10 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), Discord 2025-02 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Κατά φοιτητές που δεν παρακολουθούσαν διαλέξεις, τα θέματα φάνηκαν δύσκολα σε σχέση με τις διαφάνειες Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Ο φοιτητής αναφέρει ότι υπήρχε η «κάρτα αναφοράς» RISC-V σαν βοήθημα, αλλά το 1ο κεφάλαιο δεν εξετάστηκε, «τζάμπα πρακτικά» που την είχαν Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Η μη προσέλευση σε ημέρα εξέτασης άσκησης ή παρουσίασης paper μηδενίζει το αντίστοιχο ποσοστό Discord 2026-03 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Δεν διατηρείται βαθμός εργασίας σε επόμενα ακαδημαϊκά έτη (μόνο για τον Σεπτέμβριο του ίδιου έτους) εκφώνηση εργασίας (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), Κατάλογος.

Υλικό & τρόπος μελέτης¶

Εκφώνηση Εργασίας 1 2025-26 (gem5 / RISC-V): original PDF (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), κείμενο (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Δεν υπάρχει φάκελος eclass/ ούτε διαφάνειες/σημειώσεις του μαθήματος στο repo· οι φοιτητές ζητούσαν ασκήσεις από τις διαλέξεις και η απάντηση ήταν ότι «δεν έκανε ασκήσεις γενικά στις διαλέξεις» Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Χρήσιμο υλικό από eClass που αναφέρουν οι φοιτητές: η «κάρτα δεδομένων αναφοράς RISC-V» (αρχείο στα έγγραφα) Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο). Δεν αποθηκεύεται αντίγραφό της εδώ.
Συνημμένα στο Discord: image.png (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), image0.jpg (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο), F8FE0690-…jpg (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Βιβλιογραφία περιγράμματος: Hennessy–Patterson «Αρχιτεκτονική Υπολογιστών: Μια Ποσοτική Προσέγγιση» (6η έκδ.), Harris–Harris «Ψηφιακή Σχεδίαση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών, Έκδοση RISC-V», Patterson–Hennessy «Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών, Έκδοση RISC-V», Νικολός «Αρχιτεκτονική Υπολογιστών», Stallings «Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών» Περίγραμμα.

Συχνές ερωτήσεις¶

Γίνεται κάθε χρόνο το μάθημα; Κάποια χρόνια όχι: το 2022-23 υπήρχε στο eClass αλλά όχι στο πρόγραμμα Discord 2022-10 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο)· το 2023-24 ρωτούσαν αν θα γίνει Discord 2023-10 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο). Το 2025-26 πραγματοποιήθηκε (υπάρχει εργασία και εξέταση Ιουνίου 2026).
Μπορώ να λείψω από εργαστήριο; Απουσίες δεν κρατούνται, αλλά αν λείψεις σε εξέταση άσκησης ή παρουσίαση paper παίρνεις 0 στο ποσοστό Discord 2026-03 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Πόσα θέματα έχει η εξέταση; Στον Ιούνιο 2026 ήταν 6 Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Από πού να διαβάσω; Από τις διαφάνειες και τα παραδείγματά τους· «θα βάλει μόνο από ασκήσεις/παραδείγματα διαφανειών» (εκτίμηση φοιτητή) Discord 2026-06 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Πώς περνώ με 10 στο εργαστήριο; Κατά φοιτητές με 10 στο εργαστήριο χρειάζεται γραπτό ≥5 για τελικό ≥7 (με βάση 0,4/0,6) — αμφισβητείται Discord 2026-07 (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).
Διατηρείται ο βαθμός εργασίας τον Σεπτέμβριο; Ναι, μόνο για τον Σεπτέμβριο του ίδιου έτους εκφώνηση εργασίας (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο).

Πηγές & αξιοπιστία¶

Κατάλογος 2025-26 και περίγραμμα (PDF ανέβηκε 2026-07): ECTS 5, ώρες 2+1+2, τομέας ΥΑ, διδάσκων Γ. Παπαδημητρίου Κατάλογος, Περίγραμμα.
Discord: 90 μηνύματα σε 6 περιόδους (2022-10 έως 2026-09), με το 63% (57/90) στην εαρινή περίοδο 2025-26. Όλα είναι ανεπίσημες γνώμες, εκτός από το κοινοποιημένο αρχείο εργασίας.
Δεν υπάρχει φάκελος eclass/ ούτε μεταγραφές εξετάσεων· ο φάκελος Previous Exams/ δεν έχει συνεδρίες Εξετάσεις. Οι αναφορές για τη μορφή της εξέτασης βασίζονται σε ανάκληση φοιτητών.
Δεν βρέθηκαν πληροφορίες για ποσοστό επιτυχίας, βαρύτητα ανά θέμα (πέραν των «μισής μονάδας» παρατηρήσεων) ή επίσημα βάρη βαθμολόγησης.

Αρχεία του φακέλου¶

Παράγεται αυτόματα από tools/render_readmes.py — αλλαγές εδώ χάνονται στην επόμενη εκτέλεση.

Φάκελος	Περιεχόμενο
`discord/` (διαθέσιμο στο πλήρες πακέτο)	6 περίοδοι συζητήσεων Discord · 90 μηνύματα
`Previous Exams/`	0 συνεδρίες εξετάσεων · ανακλήσεις από Discord
`other/`	5 αρχεία (3 εικόνες) · 1 κείμενα (sidecar)