Arquitectura del Processador

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria d'especialitat (Computació d'Altes Prestacions)
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits , però té capacitats prèvies
Departament
AC
Web
none
Mail
none
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.

Professorat

Responsable

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: CEE4.1, CTR6,
    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: CEE4.1, CB6,

    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
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Metodologia docent

    Vegeu l'explicació en Anglès

    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

    Bàsic

    Complementari

    Capacitats prèvies

    Capacitat de disseny de sistemes digitals senzills.