Diseño del Procesador

Créditos
6
Tipos
Complementaria de especialidad (Computación de Altas Prestaciones)
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos
Departamento
DAC
This course offers a more advanced treatment of digital design in the context of microprocessors. Students are introduced to a design methodology which encompasses the range from architectural and logic models to system simulations. The course includes the design flow: logic synthesis, placement and routing; design verification; computer-aided digital system modeling, performance and power estimation, and design implementation with field programmable gate arrays. Alternative implementations (ASICs, PLAs) will also be discussed.

Profesores

Responsable

  • Jose Maria Arnau Montañes ( )

Otros

  • Leonidas Kosmidis ( )
  • Ramon Canal Corretger ( )
  • Roger Espasa Sans ( )

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
0
Laboratorio
2
Aprendizaje dirigido
0
Aprendizaje autónomo
5.33

Competencias

Competencias Técnicas de cada especialidad

High performance computing

  • CEE4.1 - Capacidad de analizar, evaluar y diseñar computadores y proponer nuevas técnicas de mejora en su arquitectura.

Competencias Técnicas Genéricas

Genéricas

  • CG1 - Capacidad para aplicar el método científico en el estudio y análisis de fenómenos y sistemas en cualquier ámbito de la Informática, así como en la concepción, diseño e implantación de soluciones informáticas innovadoras y originales.

Competencias Transversales

Trabajo en equipo

  • CTR3 - Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo, ya sea como un miembro más, o realizando tareas de dirección con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles.

Razonamiento

  • CTR6 - Capacidad de razonamiento crítico, lógico y matemático. Capacidad para resolver problemas dentro de su área de estudio. Capacidad de abstracción: capacidad de crear y utilizar modelos que reflejen situaciones reales. Capacidad de diseñar y realizar experimentos sencillos, y analizar e interpretar sus resultados. Capacidad de análisis, síntesis y evaluación.

Básicas

  • CB6 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

Objetivos

  1. Comprender el funcionamiento e implementar en bloques un procesador segmentado
    Competencias relacionadas: CB6, CTR3, CTR6, CEE4.1, CG1,
  2. To program skillfully in a hardware description language
    Competencias relacionadas: CTR6, CB6,
  3. To understand the intricacies of advanced microprocessor structures such as the memory hierarchy, branch prediction, out-of-order execution and multithreading (among other).
    Competencias relacionadas: CB6, CTR6, CEE4.1, CG1,

Contenidos

  1. Historical Perspective
    Description of how processor design has evolved through the technology changes from mechanical devices to the current FinFET transistors.
  2. Technology-Aware Processor Design
    Introduction to the quantification and evaluation of technology-related metrics such as area, power and timing.
  3. Processor Design Cycle and Fabrication
    Description of the VLSI Design stages including an introduction to placement and routing techniques.
  4. Memory Hierarchy
    Introduction to the efficient construction of on-chip memory structures. Design choices. Performance and power consumption.
  5. Modern Processor Architectures
    Description and implementation of state-of-the-art processor architectures such as superscalar, multithreading or chip-multiprocessors

Actividades

Actividad Acto evaluativo


Design and Simulation Tools

First contact with the circuit design and simulation tools. Introduction to the basic functionalities and components needed to implement a simple microprocessor.
Objetivos: 1 2
Teoría
0h
Problemas
0h
Laboratorio
0h
Aprendizaje dirigido
0h
Aprendizaje autónomo
0h

Metodología docente

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.

Método de evaluación

The course has three marks:
1) Lab sessions (Lab)
2) Presentation of a research topic (T)

The final mark will be computed as: 0,8 x Lab + 0,2 T

Bibliografía

Básica:

  • Superscalar microprocessor design - Johnson, Mike, Prentice Hall, cop. 1991. ISBN: 0138756341
    http://cataleg.upc.edu/record=b1100749~S1*cat
  • CMOS VLSI design : a circuits and systems perspective - Weste, Neil H.E; Harris, David Money, Addison Wesley, cop. 2011. ISBN: 0321547748
    http://cataleg.upc.edu/record=b1373132~S1*cat
  • Computer architecture : a quantitative approach - Hennessy, John L; Patterson, David A; Asanovic, Krste, Elsevier, Morgan Kaufmann, cop. 2012. ISBN: 9780123838728
    http://cataleg.upc.edu/record=b1395231~S1*cat
  • High-Performance Embedded Computing: Applications in Cyber-Physical Systems and Mobile Computing (2nd edition) - Wolf, Marilyn, Morgan Kaufman, 2014. ISBN: 978-0-12-410511-9