Arquitectura de Computadors II

Esteu aquí

Inici » Estudis » Graus » Grau en Enginyeria Informàtica » Pla d'estudis » Assignatures » Arquitectura de Computadors II
Crèdits
6
Tipus
Obligatòria d'especialitat (Enginyeria de Computadors)
Requisits
  • Prerequisit: AC
Departament
AC
AC-2 descriu la implementació interna del processador a nivell d'arquitectura. Presenta la implementació basada en segmentació i després hi introdueix millores de rendiment com els curtcircuits i els mecanismes de reordenament de les instruccions.

Professorat

Responsable

  • Ramon Canal Corretger ( )

Altres

  • Jose M. Llaberia Griñó ( )
  • Max Doblas Font ( )
  • Miquel Moretó Planas ( )
  • Victor Soria Pardos ( )

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
1
Laboratori
1
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
6

Competències

Competències Tècniques

Competències tècniques comunes

  • CT6 - Demostrar coneixement i comprensió del funcionament intern d'un computador i del funcionament de les comunicacions entre ordinadors.
    • CT6.2 - Demostrar coneixement, comprensió i capacitat d'avaluar l'estructura i l'arquitectura dels computadors, i els components bàsics que els componen.
  • CT7 - Avaluar i seleccionar plataformes de producció hardware i software per a l'execució d'aplicacions i de serveis informàtics.
    • CT7.1 - Demostrar coneixement de les mètriques de qualitat i saber-les utilitzar.

Competències Transversals

Raonament

  • G9 [Avaluable] - Capacitat de raonament crític, lògic i matemàtic. Capacitat de resoldre problemes en la seva àrea d'estudi. Capacitat d'abstracció: capacitat de crear i utilitzar models que reflecteixin situacions reals. Capacitat de dissenyar i realitzar experiments senzills, i analitzar-ne i interpretar-ne els resultats. Capacitat d'anàlisi, de síntesi i d'avaluació.
    • G9.3 - Capacitat crítica, capacitat d'avaluació.

Competències Tècniques de cada especialitat

Especialitat enginyeria de computadors

  • CEC1 - Dissenyar i construir sistemes digitals, incloent computadors, sistemes basats en microprocessadors i sistemes de comunicacions.
    • CEC1.1 - Dissenyar un sistema basat en microprocessador/microcontrolador.
    • CEC1.2 - Dissenyar/configurar un circuit integrat utilitzant les eines de software adients.
  • CEC2 - Analitzar i avaluar arquitectures de computadors incloent plataformes paral·leles i distribuïdes, i desenvolupar i optimitzar software per a aquestes plataformes.
    • CEC2.1 - Analitzar, avaluar, seleccionar i configurar plataformes hardware per al desenvolupament i l'execució d'aplicacions i serveis informàtics.
  • CEC3 - Desenvolupar i analitzar hardware i software per a sistemes encastats i/o de molt baix consum.
    • CEC3.2 - Desenvolupar processadors específics i sistemes encastats; desenvolupar i optimitzar el software d'aquests sistemes. 

Objectius

  1. Comprensió de les tècniques de concurrència transparents al programador de llenguatge màquina que utilitzen els processadors per reduir el temps d'execució.
    Competències relacionades: CT6.2,
  2. Entendre alguna de les restriccions tecnològiques en la implementació d'un processador.
    Competències relacionades: CT6.2,
  3. Coneixement d'algun llenguatge de descripció del hardware (VHDL) i aplicació en el disseny de sistemes digitals.
    Competències relacionades: CT6.2, CEC1.1, CEC1.2, CEC3.2,
  4. Capacitació per avaluar quantitativament el rendiment d'un processador.
    Competències relacionades: G9.3, CT7.1, CEC2.1,
  5. Comprensió a nivell bàsic de la microarquitectura d'un processador.
    Competències relacionades: CT6.2, CEC3.2,

Continguts

  1. Arquitectura Von-Neumann i prestacions.
    Màquina Von-Neumann.
    Mètriques de rendiment.
    Tecnologia de Fabricació.
  2. Tècniques per a incrementar el nombre d'operacions per unitat de temps.
    Segmentació i replicació. Interpretació d'instruccions. Riscs estructurals.
  3. Processador segmentat lineal.
    Camí de dades. Dependències entre instruccions. Riscs de dades. Riscs de seqüenciament.
  4. Tècniques per reduir i tolerar la latència efectiva de la segmentació.
    Planificació estàtica d'instruccions. Curtcircuits. Predicció fixe del sentit.
  5. Processador segmentat multicicle.
    Operacions multicicle. Camí de dades amb ramificacions. Transformacions de codi per augmentar el paral·lelisme a nivell d'instruccions.

Activitats

Activitat Acte avaluatiu


Eines de disseny i simulació

Aprenentatge de les eines d'especificació i simulació de circuits lògics. Repàs del funcionament i característiques bàsiques dels components del camí de dades unicicle d'un processador.
Objectius: 3
Continguts:
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
6h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
9h

Màquina Von-Neumann i prestacions

Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats
Objectius: 4 2
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
2h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
10h

Tècniques per incrementar el nombre d'operacions per unitat de temps

Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats
Objectius: 5 4 1
Continguts:
Teoria
5h
Problemes
3h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
10h

Processador segmentat lineal

Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats
  • Laboratori: Anàlisi del camí de dades d'un processador segmentat lineal. Disseny de la lògica de control.
Objectius: 5 4 1
Continguts:
Teoria
7h
Problemes
3h
Laboratori
4h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
14h

Prova Parcial


Objectius: 5 4 1 2
Setmana: 8
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
8h

Tècniques per reduir i tolerar la latència efectiva de la segmentació

Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats
  • Laboratori: Camí de dades amb curtcircuits. Anàlisi quantitativa de les millores.
Objectius: 5 4 1
Teoria
4h
Problemes
4h
Laboratori
5h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
14h

Processador segmentat multicicle

Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats
Objectius: 5 4 1
Continguts:
Teoria
5h
Problemes
3h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
11h

Consolidació

Consolidació dels conceptes desenvolupats durant el curs
Objectius: 5 4 1 2 3
Continguts:
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Examen Final


Objectius: 5 4 1 2 3
Setmana: 15 (Fora d'horari lectiu)
Teoria
3h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
8h

Metodologia docent

A les classes de teoria s'exposen els conceptes propis de l'assignatura amb la participació dels estudiants.
A les classes de problemes els estudiants apliquen els conceptes teòrics en la resolució d'exercicis.
A cada classe de teoria es proposaran exercicis que es desenvoluparan en la següent classe de problemes.
A les classes de laboratori els estudiants treballen en grups reduits i apliquen els conceptes sobre un processador segmentat senzill.

Mètode d'avaluació

Hi han 3 elements:

Final (F): examen final escrit que engloba tots els objectius de l'assignatura.
Parcial (P): prova escrita sobre els tres primers temes.
Laboratori (L): a partir dels informes realitzats en cadascuna de les sessions pràctiques i, en el seu cas, d'una entrevista personal.

NF = 0.2 x L + max[0.8 x F, (0.65 x F + 0.15 x P)]

El nivell d'assoliment de la competència genèrica s'avalua indirectament a partir de les notes de la prova parcial i de l'examen final. La nota corresponent és:

A si 8.5 ≤ NF; B si 7 ≤ NF < 8.5; C si 5 ≤ NF < 7; D si NF < 5

Bibliografia

Bàsica:

Complementaria:

Capacitats prèvies

Circuits lògics combinacionals i seqüencials.
Funcionament d'un computador: components i interconnexions.
Llenguatge màquina: programació i representació de dades.
Jerarquia de memòria: funcionament i mecanismes que la suporten.
Càlcul estadístic elemental.