وصف المقرر
يتناول المقرر البنية الداخلية للحاسب وطريقة عمل مكوناته وتكاملها. يبدأ بتمثيل البيانات والدوائر المنطقية، ثم ينتقل إلى معمارية مجموعة التعليمات، وتصميم وحدة المعالجة المركزية، والتنفيذ بخط الأنابيب، والتسلسل الهرمي للذاكرة، ونظم الإدخال والإخراج. ويربط بين المفاهيم النظرية وأثرها على أداء البرمجيات، مع تطبيقات عملية بلغة التجميع وأدوات المحاكاة.

محاور المقرر

1. مقدمة في معمارية الحاسب: تطورها، ونموذج فون نيومان، ومقاييس الأداء.
2. تمثيل البيانات: الأنظمة العددية، وتمثيل الأعداد الصحيحة والعشرية (IEEE 754)، وترميز الحروف.
3. مراجعة الدوائر المنطقية التركيبية والتتابعية ووحدة الحساب والمنطق (ALU).
4. معمارية مجموعة التعليمات (ISA): صيغ التعليمات، وأنماط العنونة، ومقارنة RISC وCISC.
5. البرمجة بلغة التجميع (مثل MIPS أو RISC-V).
6. تصميم وحدة المعالجة: مسار البيانات ووحدة التحكم (السلكية والمبرمجة).
7. خط الأنابيب (Pipelining): مراحله، والمخاطر وطرق معالجتها، والتنبؤ بالتفرع.
8. التسلسل الهرمي للذاكرة: الذاكرة المخبئية (Cache)، والذاكرة الرئيسية، والذاكرة الافتراضية.
9. نظم الإدخال والإخراج: المقاطعات، والوصول المباشر للذاكرة (DMA)، والنواقل.
10. مقدمة في المعالجة المتوازية والمعالجات متعددة الأنوية.

مخرجات التعلم
بنهاية المقرر يكون الطالب قادرًا على:

• شرح المكونات الرئيسية للحاسب والعلاقة بينها.
• تمثيل البيانات وإجراء العمليات الحسابية عليها بالصيغ الثنائية.
• كتابة برامج بسيطة بلغة التجميع وتتبع تنفيذها.
• تحليل مسار البيانات ووحدة التحكم في معالج بسيط.
• تقييم أثر خط الأنابيب والذاكرة المخبئية على أداء النظام.
• حساب مقاييس الأداء ومقارنة البدائل المعمارية المختلفة.

المتطلبات السابقة
التصميم المنطقي الرقمي، وأساسيات البرمجة.

طريقة التقييم (مقترحة)

• واجبات وتمارين معملية: 20%
• مشروع عملي (محاكاة معالج أو برنامج بلغة التجميع): 15%
• اختبار منتصف الفصل: 25%
• الاختبار النهائي: 40%