Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Το μάθημα καλύπτει προχωρημένες τεχνικές για αποδοτική εκτέλεση υπολογισμών και προγραμμάτων. Επικεντρώνεται στη σχεδίαση επεξεργαστών και συστημάτων μνήμης, ξεκινώντας από την σχεδίαση αρχιτεκτονικών συνόλου εντολών και την συστηματική και ποσοτική αξιολόγηση σχεδιαστικών επιλογών με μετροπρογράμματα. Κατόπιν καλύπτει προχωρημένες τεχνικές για την μεγιστοποίηση της επικάλυψης της εκτέλεσης εντολών, την εκτέλεση εντολών κατ'εκτίμηση, εκτός σειράς, κλπ, ενω διατηρείται η ψευδαίσθηση ότι οι εντολές εκτελούνται με την σειρά που τις παρέθεσε ο προγραμματιστής. Κατόπιν καλύπτονται προχωρημένα θέματα σχεδίασης συστημάτων μνήμης (κύριας και cache), η αποτελεσματική υποστήριξη σε υλικό της εικονικής μνήμης, μετάφραση εικονικών διευθύνσεων, ΤLBs, πολυεπεξεργαστικά και πολυνηματικά συστήματα και συστήματα εισόδου/εξόδου.

Στόχοι Μαθήματος

Προχωρημένες τεχνικές σχεδίασης υπολογιστικών συστηματων, συστημάτων μνήμης. Πλήρης διάκριση μεταξύ προδιαγραφών και τεχνικών που χρησιμοποιούνται εσωτερικά.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Οργάνωση Υπολογιστών (συνιστούμενο)

Περιεχόμενα

Ποσοτική αξιολόγηση επιδόσεων υπολογιστών, εκτίμηση μέσω μετροπρογραμμάτων (benchmark), σύνολα εντολών και η επίδρασή τους στην υλοποίηση, pipelines σταθερού και μεταβλητού μήκους, εκτέλεση πολλαπλών εντολών ανά κύκλο – υπερβαθμωτοί υπολογιστές, scoreboard, εκτέλεση εντολών εκτός σειράς – αλγόριθμος Tomasulo, Speculative execution, πρόβλεψη διακλαδώσεων. Κρυφή μνήμη και παράμετροι της σχεδίασής της, εικονική μνήμη και υλικό υποστήριξής της, TLBs. Διανυσματικές (vector) εντολές, πολυπύρηνοι επεξεργαστές. Συστήματα εισόδου/εξόδου