Arquitectura del Procesador

Créditos
6
Tipos
Obligatoria de especialidad (Computación de Altas Prestaciones)
Requisitos
Esta asignatura no tiene requisitos , pero tiene capacidades previas
Departamento
AC
Web
none
Mail
none
Este es un curso de máster sobre la evolución de la arquitectura de computadores y los factores que han influenciado el diseño de los elementos de hardware y software de los sistemas actuales. El curso tiene un énfasis especial en las decisiones de diseño desde un punto de vista coste / rendimiento. El curso cubre los aspectos fundamentales del diseño de procesadores actual: rendimiento y coste, juego de instrucciones, segmentación, caches, memoria física, apoyo a la memoria virtual, procesadores superescalares y ejecución fuera de orden.

Profesorado

Responsable

  • Roger Espasa Sans (roger@ac.upc.edu)

Horas semanales

Teoría
2
Problemas
1
Laboratorio
1
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

  • CG5 - Capacidad para aplicar soluciones innovadoras y realizar avances en el conocimiento que exploten los nuevos paradigmas de la Informática, particularmente en entornos distribuidos.

    • Competencias Transversales

    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. Comprensión a nivel básico de la microarquitectura de un procesador.
      Competencias relacionadas: CEE4.1,
    2. Capacitación para evaluar cuantitativamente el rendimiento de un procesador.
      Competencias relacionadas: CEE4.1, CTR6,
    3. Comprensión de las técnicas de concurrencia transparentes al programador de lenguaje máquina que utilizan los procesadores para reducir el tiempo de ejecución.
      Competencias relacionadas: CEE4.1, CG5,
    4. Conocimiento de algún lenguaje de descripción del hardware (VHDL) y aplicación en el diseño de sistemas digitales.
      Competencias relacionadas: CEE4.1, CB6,

    Contenidos

    1. 1. Von-Neumann Architecture and performance
      Von Neumann machine, performance metrics and technology outlook
    2. 2. Linearly pipelined processor
      Datapath. Structural, Control and Data Hazards.
    3. 3. Techniques to increase the number of instructions executed per unit of time
      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.

    Actividades

    Actividad Acto evaluativo


    Design Tools and Simulators

    Learn the design and simulation tools. The student will cover the building blocks of the datapath of a microprocessor.
    Objetivos: 1 2 3 4
    Contenidos:
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    8h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    16h

    Arquitectura básica y rendimiento del camino de datos de un microprocesador

    Estudiar los conceptos teoricos del tema y resolver los ejercicios y problemas propuestos.
    Objetivos: 1 2
    Contenidos:
    Teoría
    4h
    Problemas
    2h
    Laboratorio
    4h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    20h

    Técnicas para incrementar el número de operaciones por unidad de tiempo

    Estudiar los conceptos teoricos del tema y resolver los ejercicios y problemas propuestos.
    Objetivos: 2 3
    Contenidos:
    Teoría
    6h
    Problemas
    6h
    Laboratorio
    6h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    20h

    Procesadores multiciclo, superescalares y fuera de orden.

    Estudiar los conceptos teoricos del tema y resolver los ejercicios y problemas propuestos.
    Objetivos: 2 3
    Contenidos:
    Teoría
    8h
    Problemas
    8h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    20h

    Actos avaluativos (además del laboratorio)

    Pruebas y exames de la asignatura
    Objetivos: 1 2 3 4
    Semana: 15
    Teoría
    0h
    Problemas
    0h
    Laboratorio
    0h
    Aprendizaje dirigido
    0h
    Aprendizaje autónomo
    0h

    Metodología docente

    Ver explicación en inglés.

    Método de evaluación

    El curso tiene dos notas:
    1) Examen final (F)
    2) Proyecto

    La nota final de la asignatura será: 0,6 x P+ 0,4 x F
    Se exige un 5 sobre 10 como mínimo en el proyecto para aprobar la asignatura.

    Bibliografía

    Básico

    Complementario

    Capacidades previas

    Capacidad de diseño de pequeños sistemas digitales.