Εισαγωγικό Σημείωμα (Introductory Note):

Course Content -- Περιεχόμενο του Μαθήματος:

• Σύνδεσμοι και η παροχή τους: σημείο-προς-σημείο αντί κοινόχρηστης αρτηρίας, σειριακοί, παράλληλοι.
• Μεταγωγή κυκλωμάτων: πολύπλεξη διαίρεσης χρόνου, μεταγωγή χρόνου/χώρου, πολυπλέκτες προσθήκης-αφαίρεσης, αντίστροφη πολύπλεξη, πολυεπίπεδα δίκτυα, μη-μπλοκάρισμα καθαρά ή με αναδιάταξη.
• Έννοιες μεταγωγής πακέτων: κοινή αντί διαμοιρασμένης παροχή, στατιστική πολύπλεξη, ανταγωνισμός εξόδου, ενταμίευση, εσωτερικό μπλοκάρισμα, ουρές, μπλοκάρισμα σε ουρά (HOL), χρονοδρομολόγηση, έλεγχος ροής, κόψιμο δρόμου αντί αποθήκευσης-και-προώθησης.
• Γενεές μεταγωγέων.
• Υλικό αναζήτησης σε πίνακες δρομολόγησης και κατηγοριοποίησης ροών.
• Αρχιτεκτονικές ενταμιευτών: φαρδειές μνήμες, διαφυλλωμένες μνήμες, μνήμες με ομοχειρία, πολλαπλές ουρές σε κοινό ενταμιευτή, ουρές γιά multicast. Τεμαχισμός και ανασυγκόλληση: παροχή κυττάρων, ουρές, απόρριψη πακέτων.
• Αρχιτεκτονικές ουρών: ουρές εξόδων ή σημείων διασταύρωσης, knock-out, κοινόχρηστος ενταμιευτής, ουρές εισόδων, ουρές εικονικά εξόδων, εσωτερική επιτάχυνση, επιδόσεις, χρονοδρομολόγηση crossbar με ουρές εικονικά εξόδων.
• Αρχιτεκτονικές δικτύων μεταγωγής: crossbar, πολυεπίπεδα δίκτυα, υπερκύβος, banyan, Benes, Clos, προσαρμοστική δρομολόγηση, αναδιάταξη πακέτων, δίκτυα ταξινόμησης, δίκτυα με ή χωρίς ενταμιευτές.
• Έλεγχος ροής: στατικός/δυναμικός, με/άνευ απωλειών, ρητός/υπονοούμενος, άκρη-με-άκρη/κομάτι-κομάτι, ρυθμός/πιστώσεις, αδιάκριτος/ανά-ροή, δρομολόγηση wormhole, QFC, δίκτυα μεταγωγής με εσωτερική οπισθοπίεση.
• Χρονοδρομλόγηση γιά ποιότητα υπηρεσιών: ταχεία υλοποίηση προτεραιοτήτων, κυκλικής εξυπηρέτησης, και κυκλικής με συντελεστές βάρους.

• Links and their throughput: point-to-point versus shared medium, serial, parallel.
• Circuit switching: time-division multiplexing, time/space switching, add-drop multiplexors, inverse multiplexing, multi-stage fabrics, strictly or rearrangeably non-blocking.
• Packet switching concepts: shared versus partitioned throughput, statistical multiplexing, output contention, buffering, internal blocking, queueing, head-of-line blocking, scheduling, flow control, cut-through versus store-and-forward.
• Switch generations.
• Routing table lookup and flow classification hardware.
• Buffer architectures: wide/interleaved/pipelined memory, multiple queues in shared buffer, multicast queues. Segmentation and reassembly: cell throughput, queueing, packet dropping.
• Queueing architectures: crosspoint/output queueing, knock-out, shared buffering; input queueing, virtual output queueing, internal speed-up; performance, crossbar scheduling with virtual output queueing.
• Switching fabric architectures: crossbars, multi-stage networks, hypercube, banyan, Benes, Clos, adaptive routing, packet resequencing, sorting networks, buffered versus bufferless fabrics.
• Flow control: static/dynamic, lossy/lossless, implicit/explicit, end-to-end/hop-by-hop, rate/credit, indiscriminate/per-flow; wormhole routing, QFC, switching fabrics with internal backpressure.
• Scheduling for QoS: fast implementations of priority, round-robin, and weighted round-robin.

Position in the Curriculum:

• Computer Science Graduate Course.
• Thematic Areas:
  • A: Computer Architecture and Digital Systems
  • B: Computer Networks and Digital Communications
• Prerequisites:
  • CS-225 "Computer Organization", and
  • CS-335 "Computer Networks"
• Other useful background:
  • CS-425 "Computer Architecture" (relatively more useful),
  • CS-422 "Introduction to VLSI Systems" (relatively less needed).
• Four Credit Units (4 ΔΜ).

Instructor:

• Manolis G.H. Katevenis, Professor (katevenis@csd.uoc.gr).

Teaching Assistant:

• Georgios Sapountzis, Graduate Student (sapunjis@csd.uoc.gr).

Teaching Schedule:

• Lectures: Mondays-Wednesdays, 15:15 - 17:00, Lamda 206 (Λ-206).
• Assistive Sessions (Φροντιστήριο): Fridays, 13:15 - 15:00, Lamda 206 (Λ-206) (will convene by invitation).

Electronic Communication:

• Primary Web Page: http://archvlsi.ics.forth.gr/~kateveni/534/
• ... periodically mirrored to: http://www.csd.uoc.gr/~hy534/
• Mailing List: hy534-list@csd.uoc.gr (subscribe by e-mail'ing to "Majordomo@csd.uoc.gr" placing the line "subscribe hy534-list" in the body (not header) of the message).

Exercises, Bibliography

• Weekly Exercise Sets.
• Paper Presentations: study 2 to 4 individually assigned recent research papers during the semester, and present their basic ideas orally to the class.
• Transparencies (plus few lecture notes) by the instructor, available on the web.
• Reading material from various sources, especially from:
  • S. Keshav: "An Engineering Approach to Computer Networking", Addison Wesley, 1997, ISBN 0-201-63442-2;
  • IEEE/ACM Transactions on Networking;
  • IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC);
  • Conferences: ACM SIGCOMM, IEEE INFOCOM, (IEEE GLOBECOM);
  • Magazines: IEEE Communications, (IEEE Network).

Grading:

• 15 % from the exercises,
• 15 % from the paper presentations and the general class participation,
• 20 % from the midterm exam, and
• 50 % from the final exam.