Kaisa_2012_3_photo by Veikko Somerpuro

Ilmoittaudu
1.1.2019 klo 09:00 - 21.1.2019 klo 23:59

Aikataulu

PäivämääräAikaOpetuspaikka
To 31.1.2019
16:00 - 20:00

Kuvaus

Tietojenkäsittelytieteen perusopintojen pakollinen opintojakso. Avoin kaikkien koulutusohjelmien opiskelijoille.

On suositeltavaa, että opiskelija osaa ohjelmoida korkean tason kielellä ennen kurssille osallistumista. Esimerkiksi kurssi Ohjelmoinnin perusteet antaa riittävät esitiedot.

Kurssit Tietokoneen rakenne, Tietoliikenteen perusteet ja Käyttöjärjestelmät.

Opintojakson suoritettuaan opiskelija

  • Osaa selittää laitteistokomponenttien väliset suuret nopeuserot ja niiden vaikutukset järjestelmään.
  • Osaa selittää prosessorin toiminnan (suoritussykli) konekäskyjen suorittajana.
  • Osaa selittää väylä- ja muistihierarkian perusajatukset.
  • Osaa selittää välimuistin ja virtuaalimuistin toiminnan perusteet.
  • Osaa selittää prosessorin erilaiset suoritustilat ja erityisesti etuoikeutetun suoritustilan tarkoituksen.
  • Osaa selittää, milloin ja miten prosessorin suoritustila vaihtuu.
  • Osaa selittää keskeytysten merkityksen ja toteutuksen konekäskyjen suorituksen tasolla.
  • Osaa selittää keskeytysjärjestelmän toiminnan.
  • Osaa toteuttaa globaalien muuttujat, vakiot, tietueet ja yksinkertaiset taulukot ja selittää niiden tilanvarauksien toteutuksen käännöksen, latauksen tai suorituksen aikana.
  • Osaa ohjelmoida valinta- ja toistorakenteet sekä toteuttaa aliohjelmien kutsut.
  • Osaa selittää kokonais- ja liukulukujen esitysmuodot sekä merkkien ja merkkijonojen tallennuksen periaatteet.
  • Osaa muuttaa kokonaislukujen esitysmuodot 2-, 8-, 16- ja 10-järjestelmien välillä.
  • Osaa toteuttaa tietueiden, olioiden ja moniulotteisten taulukoiden (eri tavoin talletettuna) tilanvaraukset ja niihin viittaamisen.
  • Osaa selittää globaalien ja paikallisten tietorakenteiden erot tilanvarauksessa ja niihin viittaamisessa ja osaa käyttää aktivointitietueita ja aktivointitietuepinoa (rekursiivisten) aliohjelmien toteutuksessa.
  • Osaa selittää karkealla tasolla, kuinka (liikkuvat) kuvat ja äänet esitetään laitteistossa ja osaa selittää ja ottaa huomioon liukulukujen tarkkuuden muutokset laskennan aikana.
  • Osaa käyttää tiedon muuttumattomuuden suojauksen perusmenetelmiä (pariteettibitti, Hamming-koodi).
  • Osaa selittää prosessin käsitteen ja sen esitysmuodon käyttöjärjestelmässä sekä prosessin erilaiset tilat ja niiden väliset tilasiirtymät.
  • Osaa selittää, milloin ja miten suorituksessa oleva prosessi vaihtuu.
  • Osaa luetella käyttöjärjestelmän perustoiminnot (prosessien, muistin, tiedostojen, laitteiden ja verkon hallinta).
  • Osaa selittää käännöksen, linkityksen ja latauksen perusideat.
  • Osaa selittää käyttöjärjestelmän tavoitteet ja perustoiminnot sekä käyttäjän näkökulmasta että käyttöjärjestelmän ylläpitäjän näkökulmasta. Osaa selittää käyttöjärjestelmäpalvelujen toteutusmekanismin erilaisten (etuoikeutettujen) aliohjelmien tai prosessien avulla. Osaa selittää staattisen ja dynaamisen linkityksen edut ja haitat.
  • Osaa selittää käyttöjärjestelmän laitteistorajapinnan toteutuksen laiteajurien ja keskeytyskäsittelijöiden avulla. Osaa selittää tiedostopalvelimen ja tiedostovälimuistin perusidean.
  • Osaa selittää levymuistin rakenteen ja toiminnan sekä laskea levymuistiin talletetun tiedoston saantiajan.
  • Osaa luokitella erilaiset I/O-menetelmät.
  • Osaa selittää Java-ohjelmien erilaiset suoritustavat ja niiden eroavaisuudet.
  • Osaa selittää Java-virtuaalikoneen (JVM) perusrakenteen ja toiminnan sekä valita tiettyyn sovellukseen sopivan Java-ohjelmien suoritustavan. Osaa selittää JIT-kääntämisen perusidean.

Ensimmäisen opiskeluvuoden kevät, ensimmäisen ohjelmointikurssin jälkeen

Järjestetään syyslukukaudella periodissa 2 normaalina luentokurssina ja kevätlukukaudella ohjattuna itseopiskelukurssina

  • Tietokonejärjestelmän rakenne
  • TTK-91 -tietokone ja sen simulaattori, konekielinen ohjelmointi, aliohjelmien toteutus
  • Suoritin ja väylä, tiedon esitysmuodot, tiedon muuttumattomuus ja muisti
  • Ohjelman ja käyttöjärjestelmän toteutus, ulkoinen muisti ja I/O:n toteutus
  • Käännös, linkitys ja lataus, tulkinta ja emulointi
  • William Stallings, Computer Organization and Architecture (10th ed.), Prentice Hall, 2016.
  • Andrew S. Tanenbaum & Todd Austin, Structured Computer Organization, 6th ed, Pearson, 2013.
  • Stallings’in kirja olisi hyvä olla käytettävissä, mutta Tanenbaumin kirjaa ei kannata tätä kurssia varten hankkia.
  • Oppikirjojen uudempia painoksia voidaan ottaa käyttöön heti niiden julkaisun jälkeen.
  • Verkkoluentoja (Teemu Kerola, 2005) voi käyttää tavanomaisten luentojen tukena tai asemesta.
  • Titokone ja TitoTrainer -ohjelmistojen käyttö on välttämätöntä konekielisen ohjelmoinnin oppimiseksi.

Opiskelija: luennot ja niissä tapahtuva pienryhmäkeskustelu, verkkoluennot, itsenäisesti tehtävät harjoitustehtävät ja niiden yhdessä läpikäynti harjoituksissa, pajaohjaus konekielen ohjelmointiin Titokone-ohjelmiston avulla, itsenäinen konekielen ohjelmoinnin harjoittelu TitoTrainer-ohjelmiston avulla, kurssikoe ja minikokeet, oppikirjasta oppimateriaalia vastaavat luvut (Ch 1.1-2, Ch 3.1-3, Ch 4.1 , Ch 5.1-2, Ch 6.1, Ch 6.3, Ch 7.1-5, Ch 8.1-2, Ch 10.1-2, Ch 10.4, Ch 12.1-2, Ch 12.4, App 12A, App B [Stal 16] ja Ch 4.2 [Tane13]).

Opettaja ja ohjaajat: luentomateriaalin laadinta, luennot, minikokeiden valvonta, harjoitustehtävät ja niiden ratkaisut, harjoitustilaisuuksien ohjaus, koetehtävien ja niiden ratkaisut, kokeiden arviointi, assistenttien valvonta, verkkotiedotuksen ylläpito, kurssisuoritteiden kirjaus, kurssin arviointi.

Kurssin arviointi perustuu kokeissa osaamiseen, harjoitustehtävien tekemiseen ja niiden ratkaisuista keskustelemiseen harjoitustilaisuuksissa. Kurssi arvioidaan asteikolla 0-5.

Erilliskokeiden luetteloissa käytetään seuraavia merkintöjä: (U): Koe on (ensimmäinen kurssia seuraava) erilliskoe ja samalla kurssikokeen/kurssikokeiden uusintakoe. Uusintakoesuorituksessa harjoituspisteet tms. otetaan huomioon. (HT): Kokeeseen voivat osallistua vain ne, jotka ovat suorittaneet kurssiin kuuluvat pakolliset harjoitustyöt (tms.). (HT/U): Kuten (U), mutta osallistumisoikeus on rajoitettu HT-kokeen tapaan. (ei erityismerkintää): Koe on erilliskoe; osallistumista ei ole rajoitettu, mutta kurssin vaatimat esitiedot on syytä ottaa huomioon.

Luentokurssi sisältää luentoja, harjoitustilaisuuksia, kokeita sekä itsenäistä ja ohjattua ohjelmistojen käyttöä. Harjoitustilaisuuksissa ja kokeissa on oltava läsnä. Kurssi suoritetaan neljällä minikokeella luentojen yhteydessä ja osallistumalla harjoituksiin.

Ohjatulla itseopiskelukurssilla luentojen asemesta on verkkoluentoja. Muutoin sisältö on sama kuin luentokurssilla. Harjoituksissa ja kokeissa on oltava läsnä, mutta muutoin kurssin voi suorittaa etänä.

Erilliskokeella suoritettuna kurssin arvosana perustuu ainoastaan kokeeseen.