2024/2025
Архитектура вычислительных ядер современных микропроцессоров
Статус:
Маго-лего
Кто читает:
Департамент компьютерной инженерии
Когда читается:
1, 2 модуль
Охват аудитории:
для своего кампуса
Преподаватели:
Кожин Алексей Сергеевич
Язык:
русский
Кредиты:
6
Программа дисциплины
Аннотация
Дисциплина относится к циклу специальных дисциплин и блоку дисциплин, обеспечивающих специальную подготовку магистров в области как создания, так и эксплуатации компьютерных сетей и средств телекоммуникаций. Дисциплина базируется на материале следующих ранее изученных дисциплин: «Системное программное обеспечение», «Базы данных», «Организация ЭВМ, комплексов и систем», «Моделирование», «Периферийные устройства», «Основы теории управления», «Теория автоматов», «Электроника», «Схемотехника», «Сети и телекоммуникации». Знания и навыки, полученные в результате изучения дисциплины, должны быть использованы при дальнейшем изучении дисциплин специализаций.
Цель освоения дисциплины
- освоение студентами базовых знаний в области архитектуры вычислительных ядер современных микропроцессоров и вычислительных комплексов на их основе, изучение особенностей организации, технологий проектирования и методов оптимизации.
Планируемые результаты обучения
- знать принципиальное устройство конвейера скалярных RISC микропроцессоров на примере процессоров с архитектурой MIPS и RISC-V, в том числе количество стадий, взаимные конфликты и оптимизации конвейера
- знать принципы работы суперскалярных out-of-order микропроцессоров в части оптимизации количества блокировок конвейера
- знать принципы работы VLIW микропроцессоров, в том числе статическое планирование исполнения команд и спекулятивное исполнение команд
Содержание учебной дисциплины
- Архитектура набора команд.
- Организация исполнения команд в скалярном процессоре.
- Вычислительная логика.
- Коллизии в конвейере скалярного процессора.
- Динамическое планирование.
- Переименование регистров и Reorder buffer.
- Динамическое предсказание переходов.
- Спекулятивное исполнение команд в OoO процессоре.
- Superscalar. Multithreading.
- VLIW и EPIC.
- EPIC. Статическое распределение вычислительных ресурсов.
- Векторные расширения набора команд.
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Bindal, Ahmet. Fundamentals of computer architecture and design. Springer International Publishing, 2017.
- Gao, J., Zheng, F., Qi, F., Ding, Y., Li, H., Lu, H., He, W., Wei, H., Jin, L., Liu, X., Gong, D., Wang, F., Zheng, Y., Sun, H., Zhou, Z., Liu, Y., & You, H. (2021). Sunway supercomputer architecture towards exascale computing: analysis and practice. Science China Information Sciences ; Volume 64, Issue 4 ; ISSN 1674-733X 1869-1919. https://doi.org/10.1007/s11432-020-3104-7
- Harris, D. M., & Harris, S. L. (2012). Digital Design and Computer Architecture (Vol. 2nd ed). Amsterdam: Elsevier Ltd. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=472255
- Hennessy, J. L., Asanović, K., & Patterson, D. A. (2012). Computer Architecture : A Quantitative Approach (Vol. 5th ed). Waltham, MA: Morgan Kaufmann. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=407995
Рекомендуемая дополнительная литература
- Hennessy, J. L., & Patterson, D. A. (2003). Computer Architecture : A Quantitative Approach: Vol. 3rd ed. Morgan Kaufmann.