Dr. Baruch Zoltan Francisc
Profesor

Structura sistemelor de calcul

Programa analitică a cursului



INTRODUCERE

INDICATORI DE PERFORMANȚĂ
  • Timpul de execuție
  • Timpul UCP
  • MIPS
  • MFLOPS
  • Programe de evaluare a performanțelor: Compararea și sintetizarea performanțelor; Evoluția programelor de evaluare a performanțelor; SPEC CPU2006
PRINCIPII CANTITATIVE ALE PROIECTĂRII CALCULATOARELOR
  • Legea lui Amdahl
  • Principiul localității

UNITATEA ARITMETICĂ ȘI LOGICĂ

ADUNAREA
  • Sumatorul elementar
  • Sumatorul cu propagarea succesivă a transportului
  • Sumatorul cu anticiparea transportului
  • Sumatorul cu selecția transportului
  • Sumatorul cu salvarea transportului
  • Sumatorul serial
  • Sumatorul zecimal
ÎNMULȚIREA
  • Înmulțirea prin deplasare și adunare
  • Tehnica Booth
  • Arborele Wallace
  • Deplasarea peste zero și peste unu
  • Înmulțirea simultană
ÎMPĂRȚIREA
  • Împărțirea cu refacerea restului parțial
  • Împărțirea fără refacerea restului parțial
  • Împărțirea prin metoda SRT
  • Alte metode rapide de împărțire
  • Împărțirea matricială
  • Împărțirea cu semn
NUMERE ȘI OPERAȚII ÎN VIRGULĂ MOBILĂ
  • Reprezentarea numerelor în virgulă mobilă: Principii; Reprezentarea numerelor în formatul IEEE 754
  • Operații cu numere reprezentate în virgulă mobilă: Adunarea și scăderea în virgulă mobilă; Înmulțirea și împărțirea în virgulă mobilă
  • Considerații de precizie

SISTEME DE MEMORIE

IERARHIA MEMORIILOR
TIPURI DE MEMORII
INDICATORI DE PERFORMANȚĂ AI MEMORIILOR
MEMORIA PRINCIPALĂ SEMICONDUCTOARE
  • Celula de memorie și unitatea de memorie
  • Organizarea memoriilor
  • Proiectarea memoriilor
  • Exemplu de circuit de memorie comercial
  • Tehnologii pentru memoriile DRAM: Categorii de memorii DRAM; FPM DRAM; EDO DRAM; JEDEC SDRAM; PC100 SDRAM; PC133 SDRAM; DDR SDRAM; ESDRAM; RDRAM, DRDRAM
MEMORIA CU UNITĂȚI MULTIPLE
MEMORIA ASOCIATIVĂ
MEMORIA CACHE
  • Principii
  • Organizarea memoriei cache
  • Funcționarea memoriei cache
  • Maparea adreselor: Maparea asociativă; Maparea directă; Maparea cu seturi asociative
  • Strategii de înlocuire
  • Tipuri de memorii cache
  • Performanțele memoriilor cache
  • Coerența memoriilor cache
MEMORIA VIRTUALĂ
  • Principii
  • Translatarea adreselor
  • Paginarea
  • Segmentarea
  • Paginarea și segmentarea
  • Gestiunea memoriei la Arhitectura Intel: Prezentare generală a gestiunii memoriei; Segmentarea; Paginarea

SISTEME PIPELINE

STRUCTURA UNUI SISTEM PIPELINE
INDICATORI DE PERFORMANȚĂ
TIPURI DE SISTEME PIPELINE
SISTEME PIPELINE DE INSTRUCȚIUNI
  • Principii
  • Problema indisponibilității instrucțiunilor
  • Problema întârzierii introduse de etaje
  • Problema hazardului structural
  • Problema hazardului de date: Dependențe de date; Metoda Tomasulo; Metoda tabelei de rezultate
  • Problema hazardului de control: Instrucțiuni de salt; Predicția salturilor; Întârzierea salturilor; Preîncărcarea multiplă
  • Sistemul pipeline al procesoarelor din familia Intel P6
  • Îmbunătățirea ratei de transfer: Prelucrarea superscalară; Prelucrarea superpipeline; Cuvinte foarte lungi de instrucțiuni (VLIW); EPIC; Comparație între metodele de îmbunătățire a ratei de transfer
SISTEME PIPELINE ARITMETICE
  • Principii
  • Proiectarea unui sistem pipeline aritmetic
  • Sisteme pipeline aritmetice cu reacție inversă
  • Circuite de înmulțire de tip pipeline
  • Matrici sistolice
CONTROLUL SISTEMELOR PIPELINE
  • Planificarea
  • Planificarea sistemelor pipeline statice
  • Planificarea sistemelor pipeline dinamice

ARHITECTURI RISC

INTRODUCERE
CAUZE ALE COMPLEXITĂȚII ARHITECTURALE CRESCUTE
AVANTAJELE ARHITECTURILOR RISC
UTILIZAREA UNUI NUMĂR MARE DE REGISTRE
CARACTERISTICI ALE ARHITECTURILOR RISC
COMPARAȚIE ÎNTRE ARHITECTURILE RISC ȘI CISC
APLICAȚII ALE PROCESOARELOR RISC
ARHITECTURA POWERPC
  • Introducere
  • PowerPC 601
  • PowerPC 603 și 603e
  • PowerPC 7400

INTRODUCERE ÎN ARHITECTURI PARALELE

TIPURI ȘI NIVELE DE PARALELISM
CLASIFICAREA ARHITECTURILOR PARALELE
  • Taxonomia Flynn
  • Taxonomie extinsă
ARHITECTURI VECTORIALE
ARHITECTURI SIMD
ARHITECTURI SISTOLICE
ARHITECTURI MIMD
  • Prezentare generală
  • Arhitecturi cu memorie partajată
  • Arhitecturi cu transmitere de mesaje
  • Alte arhitecturi MIMD
ARHITECTURI CU FIRE DE EXECUȚIE MULTIPLE
  • Prezentare generală
  • Modelul fluxului de control
  • Modelul fluxului de date
  • Arhitecturi cu flux de date
  • Exemple de calculatoare cu flux de date

DIRECȚII CURENTE

LOGICA CU VALORI MULTIPLE
CALCULATOARE OPTICE
  • Introducere
  • Tranzistoare optice
  • Lasere
  • Modulatoare spațiale de lumină
  • Nano-fotonică integrată în siliciu


Actualizat la: 22 februarie 2015