Pokročilé architektury počítačů

Přednášející:

Jan Schmidt

Cvičící:

Jan Schmidt

Předmět zajišťuje:

katedra počítačů

Anotace:

Předmět rozšiřuje znalosti studentů v oblasti architektury moderních počítačů. Pozornost je věnována zejména architektuře soudobých procesorů využívajících paralelismu na úrovni instrukcí a vláken, pokročilému proudovému zpracování informace a jeho důsledkům pro překladač, paměťovému a perifernímu subsystému a jejich optimálnímu návrhu. Při výkladu je kladen důraz na kvantitativní popis systému a jeho hodnocení z hlediska ceny a výkonu.

Požadavky:

http://service.felk.cvut.cz/courses/X36PAP

Hodnocení předmětu se skládá z hodnocení semestrálního projektu a zkoušky. Podmínkou udělení zápočtu je též absolvování seminárních cvičení.

Osnova přednášek:

1. Úvod do moderní architektury počítačů, základní pojmy a trendy

2. Architektura proudově pracujícího RISC procesoru, hazardy a jejich řešení

3. Proudové zpracování komplexních instrukcí, problém přerušení

4. Superskalární procesory se statickým plánováním instrukcí

5. Superskalární procesory s dynamickým a spekulativním plánováním instrukcí

6. Algoritmy generování kódu a jeho optimalizace, procesory VLIW a EPIC

7. Pokročilý návrh paměťového subsystému - cache a podpora virtuální paměti

8. Návrh systémové architektury, systém hlavní paměti a propojení více procesorů

9. Problém koherence v multiprocesorovém systému s paměťovou hierarchií

10. Konzistenční modely a pravidla pro provádění instrukcí LD/ST

11. Limity ILP a vícevláknové procesory

12. Periferní zařízení a systémová architektura, přenos přes rozhraní

13. Sdílení datových cest, paměti v periferním subsystému, propustnost a zpoždění

14. Perspektivy dalšího vývoje architektury počítačů.

Osnova cvičení:

Cvičení předmětu zahrnují experimenty na simulátorech a samostatnou práci studentů při řešení semestrálních projektech. Semestrální projekty mají charakter experimentů z oblasti číslicových systémů.

1. Úvodní cvičení - rozdělení témat semestrálních projektů

2. Soubor instrukcí a jeho využití překladačem

3. Simulátor proudově pracujícího procesoru

4. Optimalizační algoritmy pro proudově pracující procesor

5. Simulátor superskalárního procesoru

6. Úvodní prezentace semestrálních projektů

7.-11. Samostatné řešení semestrálních projektů

12.-13. Prezentace výsledků semestrálních projektů

14. Rezerva - zápočet

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Hennesy, J. L., Patterson, D. A.: Computer Architecture : A Quantitative Approach, Third Edition, San Francisco, Morgan Kaufmann Publishers, Inc., 2002

2. Dezso Sima et. al. Advanced Computer Architectures : A Design Space Approach, New York, Addison Wesley Longman Inc. 1997

3. Shen, J.P., Lipasti, M.H.: Modern Processor Design : Fundamentals of Superscalar Processors, First Edition, New York, McGraw-Hill Inc., 2004

4. Shriver, B.D., Smith B.:The Anatomy of a High-Performance Microprocessor: A System Perspective, Los Alamitos, IEEE Computer Society, 1998

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované form? studia: 14+4

Typ cvi?ení: s, p

Prerekvizity: X36APS

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika - elektronické systémy- strukturované studium (povinně volitelný předmět)
• Elektronika - aplikovaná elektronika- strukturované studium (povinně volitelný předmět)
• Elektronika - elektronika a fotonika- strukturované studium (povinně volitelný předmět)
• MVT05-Výpočetní technika - projektování číslicových systémů- strukturované studium (povinný předmět zaměření)