Datos Identificativos 2014/15
Asignatura (*) Arquitectura e Tecnoloxía de Computadores Código 614473001
Titulación
Mestrado Universitario en Computación de Altas Prestacións
Descriptores Ciclo Período Curso Tipo Créditos
Mestrado Oficial 1º cuadrimestre
Primeiro Obrigatoria 3
Idioma
Castelán
Galego
Prerrequisitos
Departamento Electrónica e Sistemas
Coordinación
Doallo Biempica, Ramon
Correo electrónico
ramon.doallo@udc.es
Profesorado
Doallo Biempica, Ramon
Correo electrónico
ramon.doallo@udc.es
Web
Descrición xeral O obxectivo deste curso é proporcionar os fundamentos ao alumno que lle permitan iniciar unha investigación sólida na área da arquitectura e tecnoloxía de procesadores. Introdúcese ao alumno nos métodos para avaliación de novas arquitecturas mediante ferramentas de simulación e programas de proba. Así mesmo, preténdese dar a coñecer as técnicas máis avanzadas que se implementan nos microprocesadores actuais en termos de: i) procesamento numérico de punto flotante, ii) paralelismo a nivel de instrución e a nivel de thread , con uso de especulación e iii) métodos avanzados de memoria caché. Ademais introduce ao alumno nas novas arquitecturas nas que a comunidade científica investiga actualmente e que presentan un elevado potencial.

Competencias do título
Código Competencias da titulación
A1 Analizar e mellorar o rendemento dunha arquitectura ou un software dado.
A2 Definir, avaliar e seleccionar a arquitectura e o software máis axeitado para a resolución dun problema.
A4 Profundizar no coñecemento das ferramentas de programación e particularmente en entornos Unix e linguaxes C e Fortran.
A5 Coñecer as arquitecturas emerxentes no campo da supercomputación.
A9 Coñecer os principais elementos HW e SW dun servidor e ser capaz de mellorar o rendemento e as capacidades do mesmo.
A12 Coñecer as tendencias en supercomputación así como a súa utilización práctica nos sectores industrial, académico e público.
B1 Aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade de resolución de problemas en contornos novos ou pouco coñecidos dentro de contextos máis amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa súa área de estudo.
B2 Integrar coñecementos e enfrontarse á complexidade de formular xuízos a partir dunha información que, sendo incompleta ou limitada, inclúa reflexións sobre as responsabilidades sociais e éticas vinculadas á aplicación dos seus coñecementos e xuízos.
B3 Comunicar conclusións (e os coñecementos e razóns últimas que as sustentan) a públicos especializados e non especializados dun modo claro e sen ambigüidades.
B4 Aplicar habilidades de aprendizaxe que lles permitan continuar estudando dun modo que deberá de ser en gran medida autodirigido ou autónomo.
B6 Capacidade de análise e síntese.
B7 Capacidade de organización e planificación.
B9 Usar as novas tecnoloxías.
B12 Traballar en equipo.
B13 Expor, defender e discutir propostas.
C1 Expresarse correctamente, tanto de forma oral coma escrita, nas linguas oficiais da comunidade autónoma.
C2 Dominar a expresión e a comprensión de forma oral e escrita dun idioma estranxeiro.
C6 Valorar criticamente o coñecemento, a tecnoloxía e a información dispoñible para resolver os problemas cos que deben enfrontarse.
C7 Asumir como profesional e cidadán a importancia da aprendizaxe ao longo da vida.

Resultados de aprendizaxe
Competencias de materia (Resultados de aprendizaxe) Competencias da titulación
Discriminar en la elección de equipos informáticos en base a parámetros de rendimiento AI2
AI5
AI9
AI12
BI2
BI3
CM6
Evaluar la eficiencia de diferentes implementaciones AI1
AI2
AI4
BI9
Llevar a la práctica los conocimientos aprendidos BI1
BI6
Trabajar en equipo BI12
BI13
CM1
Planificar y organizar su tiempo y sus recursos BI7
Llevar a cabo un aprendizaje autónomo BI4
CM2
CM7

Contidos
Temas Subtemas
1. Introducción ó paralelismo a nivel de instrucción
* Revisión de microprocesadores superescalares e VLIW.
* Xerarquía de memoria
2. Avaliación de microprocesadores.
* Medidas de rendemento
* Ferramentas de simulación.
* Conxuntos de programas Benchmarks .
* Metodoloxía experimental.
3. Conceptos avanzados de paralelismo a nivel de instrución e especulación * Técnicas avanzadas para a especulación de control
* Especulación de datos
* Execución predicativa.
* Prefetching
* Extensions vectoriais do repertorio de instrucciones.
4. Microprocesadores multifío e multinúcleo * Multihilado simultáneo
* Procesadores multinúcleo
* Xerarquía caché para sistemas multinúcleo
* Exemplos de implementación.
Sesiones prácticas * Verificación do comportamento do procesador mediante contadores hardware
* Optimización de código mediante programación utilizando repertorio de instrucciones multimedia tipo SSE.

Planificación
Metodoloxías / probas Horas presenciais Horas non presenciais / traballo autónomo Horas totais
Sesión maxistral 10 10 20
Prácticas de laboratorio 12 12 24
Proba de resposta breve 1 3 4
Traballos tutelados 0 20 20
 
Atención personalizada 7 0 7
 
*Os datos que aparecen na táboa de planificación son de carácter orientativo, considerando a heteroxeneidade do alumnado

Metodoloxías
Metodoloxías Descrición
Sesión maxistral Las clases teóricas, en las que se expone el contenido de cada tema. El alumno dispondrá de copias de las transparencias con anterioridad y el profesor promoverá una actitud activa, realizando preguntas que permitan aclarar aspectos concretos y dejando cuestiones abiertas para la reflexión del alumno.
Prácticas de laboratorio Las prácticas de laboratorio, que se realizarán individualmente.
Proba de resposta breve Se realizará un examen tipo test para evaluar los conocimientos adquiridos por el alumno acerca de los contenidos expuestos en las clases teóricas
Traballos tutelados La realización de un trabajo autónomo tutelado sobre un tema escogido por el profesor. El alumno deberá presentar este trabajo ante sus compañeros. Actividades de trabajo cooperativo para estudiar o evaluar puntos concretos del temario.

Atención personalizada
Metodoloxías
Traballos tutelados
Prácticas de laboratorio
Descrición
Atención personalizada en la realización de las prácticas de laboratorio y trabajos tutelados.

Avaliación
Metodoloxías Descrición Cualificación
Proba de resposta breve exame tipo test sobre os contidos explicados nas clases teóricas 20
Traballos tutelados trabajos sobre procesadores y tendencias de diseño actuales 20
Prácticas de laboratorio medición e interpretación del comportamiento del procesador basándose en las mediciones de los contadores de eventos hardware; medición de rendimiento microprocesador basado en SPEC; influencia de las optimizaciones de programación en el rendimiento cache. 60
 
Observacións avaliación

Fontes de información
Bibliografía básica J.P. Shen, M.H. Lipasti (2005). Arquitectura de Computadores. McGraw-Hill
Patterson, D.A. e Hennesy, J L. (2006). Computer Architecture: A Quantitative Approach. Morgan Kaufmann Publishers

Bibliografía complementaria D. Sima, T. Fountain E P. Kacsuk (1997). Advanced Computer Architecture: A Design Space. Addison-Wesley
Randy Allen, Ken Kennedy, John R. Allen (2001). Optimizing Compilers for Modern Architectures: A Dependence-based Approach. Morgan Kaufmann
Jurij Silc (1999). Processor Architecture: From Dataflow to Superscalar and Beyond. Springer Verlag


Recomendacións
Materias que se recomenda ter cursado previamente

Materias que se recomenda cursar simultaneamente

Materias que continúan o temario

Observacións
É fundamental para poder acometer con éxito a parte práctica da materia o cumplir os prerequisitos de coñecementos de programación. Así mesmo, os conceptos avanzados que estudaremos respecto á explotación do paralelismo a nivel de instrución e especulación supoñen uns coñecementos mínimos sobre conceptos de paralelismo, en particular a nivel de instrucción. Prerrequisitos: * Programación en C e C++ * Coñecementos de paralelismo a nivel de instrución


(*)A Guía docente é o documento onde se visualiza a proposta académica da UDC. Este documento é público e non se pode modificar, salvo casos excepcionais baixo a revisión do órgano competente dacordo coa normativa vixente que establece o proceso de elaboración de guías