Kuva: Pixabay

Miten tietokone toimii?

Kaikille avoin ja ilmainen verkkokurssi tietokoneen perustoiminnoista!

Tällä opintojaksolla opit perusasiat tietokoneen rakenteesta ja siitä, kuinka se suorittaa ohjelmia. Opintojaksolla esitellään myös käyttöjärjestelmän osa-alueet, sekä kuinka käyttöjärjestelmä hallinnoi koko järjestelmää ja avustaa ohjelmien suorittamisessa.

Kurssin suorittaminen

Opintojakso suoritetaan tekemällä MOOC-verkko-oppimisympäristössä https://tietokoneen-toiminnan-perusteet.mooc.fi/ olevat tehtävät. Opintojakso on suoritettu hyväksytysti, kun olet tehnyt kaikki tehtävät ja tehtäväpisteitä on vähintään 60 % tehtäväpisteiden enimmäismäärästä. Kurssisuorituksen rekisteröintiä varten katso kohta Ilmoittautuminen ja opintomaksu.

Katso myös kohta Kuvaus.

Ilmoittautuminen ja opintomaksu

Opintojakso on maksuton. Voit opiskella sen itsenäisesti Mooc-oppimisympäristössä.

Kun olet suorittanut opintojakson, saat ohjeet Avoimen yliopiston kurssi-ilmoittautumista varten pyytämällä ilmoittautumislinkin sähköpostitse harri.kahkonen@helsinki.fi. Opintojakso on suoritettu hyväksytysti, kun olet tehnyt kaikki tehtävät ja tehtäväpisteitä on vähintään 60 % tehtäväpisteiden enimmäismäärästä.

Huom!

  • Ilmoittautuminen tälle kesän opintojaksolle Avoimeen yliopistoon on mahdollista aikavälillä 2.6.2020-15.9.2020.
  • Suorituspäiväksi merkitään se päivä, jolloin ilmoittautuminen näkyy Weboodissa. Ilmoittautuminen näkyy Weboodissa ilmoittautumista seuraavana päivänä.
  • Jos olet suorittanut tehtävät aiemmin ja olet ilmoittautuneena lukuvuoden 2019-2020 opintojaksolle (jolle ilmoittautuminen on jo päättynyt), kurssisuoritus pyydetään sitä kautta. Suoritusmerkintä lukuvuoden 2019-2020 -opintojaksosta on pyydettävä 1.6.2020 mennessä. Ohjeet löydät opinto-ohjelmasta kohdasta 'Toteutus'.
  • Jos olet suorittanut tehtävät ennen 2.6.2020, mutta et ole ilmoittautuneena lukuvuoden 2019-2020 opintojaksolle, saat ohjeet ilmoittautumiseen pyytämällä ilmoittautumislinkin sähköpostitse harri.kahkonen@helsinki.fi.
  • Kun olet ilmoittautunut, lisää opintojakson mooc-sivulla opiskelijanumerosi profiilisi tietoihin.
  • Vain niiden opiskelijoiden opintosuoritukset voidaan kirjata Helsingin yliopiston opintorekisteriin, jotka ovat tehneet jälki-ilmoittautumisen opintojaksolle Avoimeen yliopistoon.
  • Jos ilmoittautumisen yhteydessä annetut tiedot ovat virheellisiä, on suorituksen rekisteröinti mahdotonta.
  • Myös Helsingin yliopiston perustutkinto-opiskelijat ilmoittautuvat Avoimeen yliopistoon, mikäli he haluavat opintojaksosta suoritusmerkinnän opintosuoritusrekisteriin.

Käytännön ohjeita opiskeluun
Järjestelyt erityistä tukea tarvitseville

Varaamme oikeuden muutoksiin opinto-ohjelmassa.

Kuvaus

Tietojenkäsittelytieteen perusopintojen pakollinen kurssi (2 op), osana laajempaa kurssia Tietokoneen toiminta (5 op). Avoin myös muiden koulutusohjelmien opiskelijoille.

On suositeltavaa, että opiskelija osaa ohjelmoida korkean tason kielellä ennen kurssille osallistumista. Esimerkiksi kurssi Ohjelmoinnin perusteet antaa hyvät esitiedot. Ohjelmointitaito ei kuitenkaan ole välttämätöntä.

Kurssit Tietokoneen toiminnan jatkokurssi (MOOC), Tietokoneen toiminta, Tietokoneen rakenne, Tietoliikenteen perusteet ja Käyttöjärjestelmät.

  • Tietokonelaitteiston pääosat, mikä on sulautettu järjestelmä ja kuinka se eroaa tietokoneesta, väylän toiminnan perusajatus, mikä on ohjelma ja minkälaisia esitysmuotoja sillä voi olla, laitteistokomponenttien väliset suuret nopeuserot ja niiden vaikutukset järjestelmään.
  • Kuinka suoritin toteuttaa konekäskyjen suorituksen käskyjen nouto- ja suoritussyklin avulla, konekäskyjen erilaiset tavat viitata muistiin, välimuistin toiminnan perusteet, prosessorin erilaiset suoritustilat ja erityisesti etuoikeutetun suoritustilan tarkoitus, milloin ja miten prosessorin suoritustila vaihtuu, keskeytysten merkityksen ja toteutuksen konekäskyjen suorituksen tasolla, keskeytysjärjestelmän toiminta, valinta- ja toistorakenteiden toiminnan konekielen tasolla.
  • Kokonaislukujen esitysmuodon muutokset binääri-, heksadesimaali- ja desimaalijärjestelmien välillä, kuinka monitavuinen tieto voidaan tallettaa sanoihin kahdella eri tavalla, kokonais- ja liukulukujen esitysmuodot sekä merkkien ja merkkijonojen tallennuksen periaatteet. Karkealla tasolla kuinka (liikkuvat) kuvat ja äänet esitetään laitteistossa, minkälaista tieto suoritin osaa itse käsitellä ja kuinka muun tyyppisiä tietoja käsitellään ohjelmallisesti.
  • Prosessin käsite ja sen esitysmuodon käyttöjärjestelmässä, prosessin erilaiset tilat ja tilojen väliset tilasiirtymät, milloin ja miten suorituksessa oleva prosessi vaihtuu. Opiskeliaja osaa luetella käyttöjärjestelmän perustoiminnot (prosessien, muistin, tiedostojen, laitteiden ja verkon hallinta), selittää käännöksen, linkityksen ja latauksen tarkoituksen, käyttöjärjestelmän tavoitteet ja perustoiminnot sekä käyttäjän näkökulmasta että käyttöjärjestelmän ylläpitäjän näkökulmasta, käyttöjärjestelmä toteutusmekanismin erilaisten (etuoikeutettujen) aliohjelmien tai prosessien avulla, kuinka tietokoneen laskentakyvyn rajoja voidaan tutkia kokonaislukuarvoisten funktioiden avulla.

Ihan milloin vain, mielellään ensimmäisen ohjelmointikurssin jälkeen.
- MOOC-kurssina Avoimen yliopiston aikataulun mukaisesti.
- Osana Tietokoneen toiminta -kurssia syyslukukaudella tiedekunnassa.

  • Tietokonejärjestelmän rakenne ja pääosat. Ohjelma ja sen esitysmuodot.
  • Konekäskyt, käskyjen nouto- ja suoritussykli, keskeytysten käsittely, suorittimen erilaiset suoritustilat.
  • Kokonaislukujen binääri-, heksadesimaali- ja desimaaliesitysmuodot sekä muunnokset niiden välillä.
  • Kokonaislukujen ja liukulukujen esitysmuodot. Kuvien, videoiden, äänten ja muun tiedon esitysmuotojen periaatteet.
  • Ohjelman toteutus prosessina. Käyttöjärjestelmän tavoitteet ja perusrakenne.
  • Käyttöjärjestelmän toteutus prosessien ja palveluohjelmien avulla.
  • Korkean tason kielisen ohjelman muokkaus prosessiksi käännöksen, linkityksen ja latauksen avulla.

MOOC-materiaali on suomenkielinen.
William Stallings, Computer Organization and Architecture (10th ed.), Prentice Hall, 2016. (suositeltu)
Stallings’in kirja on hyvä oheislukemisto. Aikaisemmatkin painokset sopivat hyvin.

Opiskelija: oppimateriaalin läpikäynti itsenäisesti, itsenäisesti tehtävät pikatehtävät (quiz) oppimateriaalin yhteydessä,
oppimateriaalia vastaavat luvut oppikirjasta (Ch 1.1-2, Ch 3.1-3, Ch 8.1-2, Ch 9, Ch 10.1-2, Ch 10.4, App 12A, Ch 12.1-2, App B.1 [Stal 16]).

Opettaja ja ohjaajat: koetehtävien laadinta, kokeiden arviointi, verkkotiedotuksen ylläpito, kurssin arviointi.

Avoimen yliopiston kurssina arvosana perustuu pikatehtävien suoritukseen ja arvosteluasteikko on hyväksytty/hylätty.

Yliopiston Tietokoneen toiminta kurssin yhteydessä suoritukseen sisältyy lisäksi erillinen koe. Harjoitustehtävien tekeminen voi myös vaikuttaa kurssin arvosanaan.Tietokoneen toiminta kurssin arvosana on asteikolla 0-5.

Opintojakson voit suorittaa osana Tietojenkäsittelytieteen osaston DEFA-opintoja (Digital Education For All).

Opintojaksoon liittyvät kysymykset:

  • Mikäli kysymyksesi liittyy opintojakson oppimisympäristöön, lähetä sähköpostia mooc@cs.helsinki.fi
  • Avoimen yliopiston ilmoittautumiseen liittyviin kysymyksiin osoitteessa: avoinyo-tietojenkasittelytiede@helsinki.fi
  • DEFA-väylää koskeviin kysymyksiin vastataan osoitteesta DEFA-help@cs.helsinki.fi
  • Opintojakson sisältöön tai suoritukseen liittyvissä kysymyksissä voit olla yhteydessä opintojakson vastuuhenkilöön: Harri Kähkönen (harri.kahkonen@helsinki.fi)
  • Kun olet tehnyt kaikki tehtävät ja saanut vähintään 60 % enimmäispisteistä, pyydä ilmoittautumislinkki opintojakson vastuuhenkilöltä sähköpostitse.

Opintojakso on kaikille avoin ja maksuton MOOC (Massive Open Online Course). Opintojakson opiskelu tapahtuu Mooc-oppimisympäristössä, josta löytyy materiaalit ja ohjeet opintojakson suorittamiseksi.

Opintojaksolla ei ole koetta.

Harri Kähkönen

Tietokoneen toiminta (5 op) -opintojakso on uudistunut lv 2019-20. Opintojakso on jakautunut kahdeksi eri opintojaksoksi: Tietokoneen toiminnan perusteet 2 op ja Tietokoneen toiminnan jatkokurssi 3 op.

Opintojakso on osa Tietojenkäsittelytieteen perusopintojen (25 op) kokonaisuutta sillä ehdolla, että Tietokoneen toiminnan perusteet -opintojakson lisäksi on suoritettuna Tietokoneen toiminnan jatkokurssi.