Multiprocessadors

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria d'especialitat (Enginyeria de Computadors)
Requisits
Departament
AC
L'objectiu principal d'aquesta assignatura és que l'alumne adquireixi els fonaments de consistència de memòria i coherència de cache en sistemes multiprocessador. El contingut de l'assignatura cobreix l'espectre de multiprocessadors de petita escala fins a mutliprocessadors escalables. També se centra en la disponibilitat i la utilització d'instruccions atòmiques de lectura-modificació-escriptura. En concret, els temes desenvolupats capaciten per a l'avaluació del rendiment d'un sistema multiprocessador en executar aplicacions paral·leles. A més, capaciten per a la utilització de llenguatges de descripció maquinari i la seva utilització per a l'especificació de la jerarquia de memòria en un multiprocessador.

Professorat

Responsable

Altres

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

    Aprenentatge autònom

  • G7 [Avaluable] - Detectar carències en el coneixement propi i superar-les mitjançant la reflexió crítica i l'elecció de la millor actuació per ampliar aquest coneixement. Capacitat per a l'aprenentatge de nous mètodes i tecnologies, i versatilitat per a adaptar-se a noves situacions.
    • G7.3 - Aprenentatge autònom: capacitat de planificació i organització del treball personal. Aplicar els coneixements adquirits a la realització d'una tasca en funció de la pertinença i de la importància, decidir la manera de dur-la a terme i el temps que se li ha de dedicar, i seleccionar les fonts d'informació més adients. Identificar la importància d'establir i mantenir contactes amb els companys d'estudis, amb el professorat i amb els professionals (networking). Identificar fòrums d'informació sobre enginyeria TIC, els seus avenços i el seu impacte en la societat (IEEE, associacions, etc.).

    • Competències Tècniques de cada especialitat

    Especialitat enginyeria de computadors

  • 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. Capacitació per comprendre els conceptes bàsics en multiprocessadors: terminologia, organització, elements que componen un multiprocessador, consistència i coherència de memòria.
      Competències relacionades: CEC2.1, CT6.2, G7.3,
    2. Capacitació per compendre els conceptes bàsics de la comunicació i sincronització en un multiprocessor.
      Competències relacionades: CEC2.1, CT6.2, G7.3,
    3. Capacitació per a comprendre les restriccions que imposa la tecnologia, traves al funcionament ideal a implementar un multiprocessador i solucions adoptades.
      Competències relacionades: CEC3.2, CT6.2,
    4. Capacitació per a analitzar i avaluar de forma crítica un multiprocessador i els seus elements.
      Competències relacionades: CEC2.1, CT7.1, CT6.2,
    5. Capacitació per a la utilització d'un llenguatge de descripció hardware i la seva aplicació en l'especificació d'elements d'un multiprocessador
      Competències relacionades: CEC3.2, CT7.1, CT6.2,

    Continguts

    1. Motivació
      Traves existents per explotar el paral · lelisme a nivell d'instrucció. Increment de la productivitat d'un processador utilitzant la tècnica multifil. Aprofitament del nombre de transistors disponibles en un xip mitjançant la tècnica de replicació de processadors.
    2. Consistència i coherència de memòria
      Conceptes de consistencia de memòria i coherència de cache. Model de memòria especificat en el llenguatge màquina. Necessitat de mantenir la coherència entre les còpies d'una dada.
    3. Multiprocessador bàsic
      Elements d'un sistema multiprocessador. Cache privades. Xarxa d'interconnexió: Suport d'un model de consistència. Coherència de memòria cache.
    4. Comunicació i sincronització
      Suport del llenguatge màquina a la comunicació i sincronització. Mecanismes bàsics de sincronització.
    5. Multiprocessador de petita escala
      Increment del rendiment. Reducció de l'ample de banda necessari. Protocols de coherència de cache.Multiprocesador en un xip.
    6. Multiprocessador escalable
      Implicacions del nombre de processadors en l'arquitectura d'un multiprocessador. Interconnexió de diversos xips multiprocessador.

    Activitats

    Activitat Acte avaluatiu


    Prova

    Avaluació dels objectius corresponents als tres primers temes
    Objectius: 1 4 5
    Setmana: 8
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Consolidació

    Examen final. Avaluació de tots els objectius de l'assignatura.
    Objectius: 1 3 4 5 2
    Setmana: 15 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Motivació

    Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats.
    Objectius: 1 4 5
    Continguts:
    Teoria
    3h
    Problemes
    2h
    Laboratori
    1h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    6h

    Consistència i coherència de memòria

    Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats.
    Objectius: 1 5
    Continguts:
    Teoria
    4h
    Problemes
    2h
    Laboratori
    3h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    12h

    Multiprocessador bàsic

    Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats.
    Objectius: 1 4 5
    Continguts:
    Teoria
    6h
    Problemes
    3h
    Laboratori
    4h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    16h

    Comunicació i sincronització

    Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats.
    Objectius: 5 2
    Continguts:
    Teoria
    4h
    Problemes
    2h
    Laboratori
    3h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    10h

    Multiprocessador de petita escala

    Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats.
    Objectius: 3 5
    Continguts:
    Teoria
    5h
    Problemes
    4h
    Laboratori
    4h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    14h

    Multiprocessador escalable

    Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats.
    Objectius: 3 4
    Continguts:
    Teoria
    3h
    Problemes
    2h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    14h

    Consolidació

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

    Metodologia docent

    Classes de teoria en les quals es desenvolupen els conceptes i hi ha participació dels alumnes.
    Classes de problemes on s'apliquen els conceptes desenvolupats en les classes de teoría i l'agent actiu és l'alumne.
    Classes de laboratori on s'apliquen els conceptes desenvolupats a classe de teoria en un exemple concret de multiprocessador. L'agent actiu és l'alumne i la col.laboració entre els elements que componen el grup és el mitjà per incrementar o assentar el coneixement.
    El curs es desenvolupa de forma constructiva. És a dir, es parteix dels conceptes adquirits en assignatures precedents i en cada tema de l'assignatura s'incrementa el coneixement i la capacitat de comprendre, analitzar i raonar sobre aspectes d'un multiprocessador. Aquesta capacitació és a més quantitativa.

    Mètode d'avaluació

    Prova (P): Prova escrita on s'avaluen els objectius corresponents als tres primers temes.
    Examen final (F): Prova escrita on s'avaluen tots els objectius de l'assignatura.
    Laboratori (L): S'avalua a partir dels informes lliurats en cadascuna de les sessions pràctiques i, si s'escau, d'una entrevista personal.

    La nota final (NF) es calcula mitjançant la següent expressió:
    NF = max (0.8 x F, (0,65 x F + 0,15 x P)) + 0,2 x L


    El nivell d'assoliment de la competència genèrica s'avalua indirectament a partir de les notes de la prova 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

    Bàsic

    Capacitats prèvies

    Les enumerades en les assignatures IC, EC, PE, AC, PAR, AC2