ΕΠ38 - Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Γενικά

Σχολή: Ψηφιακής Τεχνολογίας

Τμήμα: Πληροφορικής και Τηλεματικής

Επίπεδο Σπουδών: Προπτυχιακό

Τίτλος Μαθήματος: Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Κωδικός Μαθήματος: ΕΠ38

Τύπος: Επιστημονικής Περιοχής 

Εξάμηνο Σπουδών: 6

Γλώσσα Διδασκαλίας και Εξετάσεων: Ελληνική

Προσφέρεται σε φοιτητές Erasmus: ΝΑΙ

Ηλεκτρονική Σελίδα Μαθήματος: https://eclass.hua.gr/courses/DIT207/

Αυτοτελείς Δραστηριότητες

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας (Θεωρία): 3

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας (Εργαστήριο): 0

Πιστωτικές μονάδες: 5

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Οι σύγχρονες αρχιτεκτονικές των υπολογιστικών συστημάτων παρουσιάζουν μεγάλη ετερογένεια καθώς έχουν μεταβεί πλέον στην εποχή των πολυπύρηνων συστημάτων και στην  χρήση εξειδικευμένων επιταχυντών υλικού. Στόχος του μαθήματος "Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών" είναι να προσφέρει στους φοιτητές τις απαραίτητες γνώσεις και δεξιότητες σε επίπεδο μικρο-αρχιτεκτονικής που απαιτούνται ώστε να είναι σε θέση να κατανοήσουν σε βάθος τον σχεδιασμό τέτοιων σύγχρονων υπολογιστικών συστημάτων και επεκτείνει τις γνώσεις που αποκτήθηκαν στο υποχρεωτικό μάθημα του 2ου εξαμήνου "Αρχιτεκτονική Υπολογιστών". Επιπροσθέτως, εξετάζονται σύγρονες αρχιτεκτονικές εξειδικευμένων επιταχυντών, π.χ. GPU, FPGA, TPU κτλ. Μέσω εργαστηριακών ασκήσεων γίνεται μια περαιτέρω εξοικείωση με τη γλώσσα περιγραφής υλικού HDL Verilog και με έννοιες όπως προγραμματισμός ετερογενών αρχιτεκτονικών και σύνθεση υλικού από υψηλό αλγοριθμικό επίπεδο (High-Level Synthesis).

Γενικές Ικανότητες

•       Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  ●        Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
  ●        Λήψη αποφάσεων
  ●        Αυτόνομη εργασία
  ●        Ομαδική εργασία
  ●        Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
  
  

Περιεχόμενο Μαθήματος

- Απόδοση επεξεργαστή – Μικρο-αρχιτεκτονικές βελτιώσεις, σχεδίαση διαδρομής δεδομένων με διοχέτευση.
- Σχεδίαση μονάδας ελέγχου διοχέτευσης, κίνδυνοι δεδομένων, προώθηση, ο MIPS σε Verilog
- Κίνδυνοι ελέγχου/διακλάδωσης, στατική πρόβλεψη διακλάδωσης, μείωση καθυστέρησης διακλαδώσεων, δυναμική πρόβλεψη διακλάδωσης, καθυστερημένη διακλάδωση.
- Ιεραρχία μνήμης και κρυφές μνήμες, μέτρηση και βελτίωση της απόδοσης της κρυφής μνήμης.
- Είδη παραλληλίας, πολυπύρηνοι επεξεργαστές - πολυεπεξεργαστές κατανεμημένης μνήμης
- Αρχιτεκτονική και προγραμματισμός GPU
- Σύνθεση αρχιτεκτονικής και προγραμματισμός/σχεδίαση συστημάτων FPGA

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι - Αξιολόγηση

Τρόπος Παρακολούθησης: πρόσωπο-με-πρόσωπο

Χρήση Τεχνολογιων Πληροφορίας και Επικοινωνιών: 

- Χρήση εξειδικευμένου λογισμικού σχεδίασης FPGA ψηφιακών κυκλωμάτων
- Χρήση εξειδικευμένου λογισμικού μεταγλώττισης Cuda, OpenCL
- Χρήση λειτουργικού συστήματος Unix (τοπικά και απομακρυσμένα)
- Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class

Οργάνωση Διδασκαλίας

Αξιολόγηση Φοιτητών

Ι. Γραπτή τελική εξέταση (60%) που περιλαμβάνει:
-        Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής
-        Επίλυση προβλημάτων
-        Αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας
ΙΙ. Ατομικές ή Ομαδικές Εργασίες (40%)

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

JOHN L. HENNESSY, DAVID A. PATTERSON: “ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ: ΜΙΑ ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ”, 6η Αμερικανική έκδοση, ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ ΕΠΕ

WILLIAM J. DALLY - R. CURTIS HARTING: «ΨΗΦΙΑΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ» , ΙΤΕ- ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ 

ΙΕΕΕ Transaction on Computers, IEEE Computer Architecture Letters, ACM Transactions on Architecture and Code Optimization, ACM Transactions on Computing Systems