| Název: | Architektura procesorů |
|---|
| Zkratka: | ACH |
|---|
| Ak.rok: | 2012/2013 |
|---|
| Semestr: | zimní |
|---|
| Studijní plán: | |
|---|
| Vyučovací jazyk: | čeština |
|---|
| Aktuální informace: | Em., 12-09-23: Od čtvrtka 2012-09-27 je výuka přeložena do G202. |
|---|
| Kredity: | 5 kreditů |
|---|
| Ukončení: | zápočet+zkouška (písemná) |
|---|
| Výuka: | | hod./sem | přednáška | sem./cvičení | lab. cvičení | poč. cvičení | jiná |
|---|
| Rozsah: | 39 | 0 | 0 | 0 | 13 |
|---|
| | zkouška | testy | cvičení | laboratoře | ostatní |
|---|
| Body: | 60 | 10 | 0 | 0 | 30 |
|---|
|
|---|
| Garant: | Dvořák Václav, prof. Ing., DrSc., UPSY |
|---|
| Přednášející: | Dvořák Václav, prof. Ing., DrSc., UPSY
Martínek Tomáš, Ing., Ph.D., UPSY |
|---|
| Cvičící: | Dvořák Václav, prof. Ing., DrSc., UPSY
Vašíček Zdeněk, Ing., Ph.D., UPSY |
|---|
| Fakulta: | Fakulta informačních technologií VUT v Brně |
|---|
| Pracoviště: | Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně |
|---|
| Navazující: | |
|---|
| Nahrazuje: | |
|---|
| | | Cíle předmětu: |
|---|
Seznámit se s architekturou nejnovějších procesorů pracujících s paralelismem na úrovni instrukcí či vláken. Ujasnit si úlohu překladače a jeho spolupráci s procesorem. Získat schopnost orientovat se v nabídce mikroprocesorů, dovést je hodnotit a porovnávat. Dále se seznámit s architekturou grafických procesorů a jejich použitím pro akceleraci výpočtů (GPGPU), se signálovými procesory a s technikami použitými u nízkopříkonových procesorů pro mobilní aplikace. | | Anotace: |
|---|
Předmět pokrývá architekturu univerzálních i specializovaných procesorů. Paralelismus na úrovni instrukcí (ILP) je studován na procesorech skalárních, superskalárních a VLIW. Dále jsou probrány procesory s vláknovým paralelismem (TLP). Datový paralelismus je ilustrován na vektorových procesorech, SIMDových instrukcích a na grafických procesorech (SIMT). Probírají se základní techniky paralelizace výpočtů na GPU (CUDA). Další specializované procesory probírané v předmětu jsou síťové, signálové a nízkopříkonové. | | Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti: |
|---|
Architektura počítače typu von Neumann, hierarchická organizace paměťového systému, programování v JSI, činnost a funkce kompilátoru | | Získané dovednosti, znalosti a kompetence: |
|---|
Přehled mikroarchitektury procesorů a jejich trendů, dovednost porovnat procesory a simulovat vhodnými nástroji vliv změn v jejich architektuře. Znalosti o architektuře a obvodové podpoře paralelního zpracování na grafických procesorech využitelné pro akceleraci výpočtů. | | Osnova přednášek: |
|---|
- Skalární procesory. Zřetězené zpracování instrukcí a instrukční závislosti. Architektura typického procesoru.
- Řetězové zpracování s asistencí kompilátoru. Superskalární CPU. Dynamické plánování instrukcí, predikce skoků.
- Pokročilé techniky superskalárního zpracování: přejmenování registrů, tok dat přes paměťovou hierarchii.
- Optimalizace načítání dat a instrukcí. Příklady procesorů.
- Procesory VLIW. SW řetězení, predikace, binární překlad.
- Paralelismus na úrovni vláken, multivláknové procesory, síťové procesory.
- Procesory s podporou datového paralelismu, vektorové jednotky.
- SIMDová rozšíření SWAR, GPU a SIMT.
- Architektura grafických jednotek GPU.
- Paralelní výpočty na GPU, zpracování toků, CUDA/OpenCL.
- Multimediální procesory, procesor Cell .
- Signálové procesory
- Nízkopříkonové procesory.
| | Osnova numerických cvičení: |
|---|
|
Numerická cvičení u předmětu nejsou plánována. | | Osnova ostatní - projekty, práce: |
|---|
- Superskalární technika zpracování instrukcí (simulátor SuperScalar)
- Simulace výkonnosti paměťové hierarchie.
- GPGPU, programovací úloha.
| | Literatura referenční: |
|---|
- Baer, J.L.: Microprocessor Architecture. Cambridge University Press, 2010, 367 s., ISBN 978-0-521-76992-1.
- Hennessy, J.L., Patterson, D.A.: Computer Architecture - A Quantitative Approach. 5. vydání, Morgan Kaufman Publishers, Inc., 2012, 1136 s., ISBN 1-55860-596-7.
- Kirk, D., and Hwu, W.: Programming Massively Parallel Processors: A Hands-on Approach, Elsevier, 2010, s. 256, ISBN: 978-0-12-381472-2
| | Literatura studijní: |
|---|
- aktuální PPT prezentace přednášek
| | Průběžná kontrola studia: |
|---|
Vyhodnocení třech malých projektů v rozsahu 4 hodin každý, půlsemestrální písemka. | | Podmínky zápočtu: |
|---|
Získání 20 ze 40 bodů za projekty a půlsemestrální písemku. | | |
|
Fakulta informačních technologií