Arquitectura del Processador

Esteu aquí

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria d'especialitat (Computació d'Altes Prestacions)
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits, però té capacitats prèvies
Departament
DAC
Aquest és un curs de màster sobre l'evolució de l'arquitectura de computadors y els factors que han influenciat el disseny dels elements de hardware i software dels sistemes actuals. El curs té un èmfasi especial en les decisions de disseny des d'un punt de vista cost/rendiment. El curs cobreix els aspectes fonamentals del disseny de processadors actual: rendiment i cost, joc d'instruccions, segmentació, caches, memòria física, suport a la memòria virtual, processadors superescalars i execució fora d'ordre.

Professors

Responsable

  • Roger Espasa Sans ( )

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
1
Laboratori
1
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
5.33

Competències

Competències Tècniques de cada especialitat

Computació d'altes prestacions

  • CEE4.1 - Capacitat d'analitzar, avaluar i dissenyar computadors i proposar noves tècniques de millora en la seva arquitectura.

Competències Tècniques Generals

Genèriques

  • CG5 - Capacitat per aplicar solucions innovadores i realitzar avenços en el coneixement que explotin els nous paradigmes de la Informàtica, particularment en entorns distribuïts.

Competències Transversals

Raonament

  • CTR6 - 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.

Bàsiques

  • CB6 - Que els estudiants sàpiguen aplicar els coneixements adquirits y la seva capacitat de resolució de problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contexts més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb la seva àrea d'estudi.

Objectius

  1. Comprensió a nivell bàsic de la microarquitectura d'un processador.
    Competències relacionades: CEE4.1,
  2. Capacitació per avaluar quantitativament el rendiment d'un processador.
    Competències relacionades: CTR6, CEE4.1,
  3. Comprensió de les tècniques de concurrència transparents al programador de llenguatge màquina que utilitzen els processadors per reduir el temps d'execució.
    Competències relacionades: CEE4.1, CG5,
  4. Coneixement d'algun llenguatge de descripció del hardware (VHDL) i aplicació en el disseny de sistemes digitals.
    Competències relacionades: CB6, CEE4.1,

Continguts

  1. 1. Von-Neumann Architecture and performance
    Von Neumann machine, performance metrics and technology outlook
  2. Processador escalar segmentat lineal
    Datapath. Structural, Control and Data Hazards.
  3. Tècniques per a incrementar el nombre d"operacions per unitat de temps
    Static code planification, shortcircuits.
  4. 4. Techniques to reduce the effective latency of memory
    Caches. Store and Load management.
  5. 5. Multicicle Pipelined Processor and Software Optimizations
    Multicicle pipeline. Datapath with multiple pipelines. Software transformations to increase the instruction level parallelism.
  6. Branch Prediction and Exception Handling
    Static and Dynamic Branch Prediction. Speculative Execution, Precise Exception handling.
  7. Superscalar and out-of-order processors
    Register Renaming. Out-of-Order handling.

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: 1 2 3 4
Continguts:
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
8h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
16h

Arquitectura bàsica i mesures de rendiment del camí de dades d'un microprocessador

Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats
Objectius: 1 2
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
2h
Laboratori
4h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
20h

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: 2 3
Continguts:
Teoria
6h
Problemes
6h
Laboratori
6h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
20h

Processadors multicicle, superescalar y fora d'ordre

Estudiar els conceptes teòrics del tema i resoldre els exercicis i problemes proposats
Objectius: 2 3
Continguts:
Teoria
8h
Problemes
8h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
20h

Actes avaluatius (apart del laboratori)

Proves i Examens de l'assignatura
Objectius: 1 2 3 4
Setmana: 15
Tipus: examen de teoria
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
20h

Metodologia docent

The main concepts of processor architecture will be introduced in the lectures. In the interactive problem-solving classes the students will participate into applying the concepts learned into real world designs. Finally, the students will complete their learning experience with the lab sessions where they will put in practice the concepts learned in the lectures and applied in the problem-solving classes.

Mètode d'avaluació

El curs té dues notes:
1) L'exàmen final (F)
2) El projecte (P)

La nota final es computa com a 0,6 x P + 0,4 x F
S'exigeix una nota de projecte de com a mínim 5 sobre 10 per aprovar l'assignatura.

Bibliografia

Bàsica:

Complementaria:

Capacitats prèvies

Capacitat de disseny de sistemes digitals senzills.