Aula Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07

Transcrição

1 Apresentação Aula 1 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

2 Estrutura desta aula Apresentação da cadeira Objectivos Bibliografia Conhecimentos prévios Estrutura das aulas Avaliação 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07 2-Aula 1

3 Apresentação da cadeira Responsável Prof. Carlos Sêrro Página da cadeira 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07 3-Aula 1

4 Objectivos (1) Este curso fornece uma perspectiva razoavelmente profunda e pormenorizada sobre o funcionamento interno dos modernos (micro)processadores RISC Objectivos gerais estudar de forma sistemática as arquitecturas e as técnicas fundamentais para o desenvolvimento de sistemas computacionais analisar técnicas para melhorar o desempenho dos sistemas com base no conhecimento das arquitecturas t 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07 4-Aula 1

5 Objectivos (2) Objectivos operacionais Com esta disciplina os alunos adquirem conhecimentos que permitem: m analisar e projectar processadores com arquitecturas RISC, conhecendo em pormenor as características das unidades de controlo e o fluxo de dados conhecer em detalhe o conjunto de técnicas exploradas para acelerar o processamento nos processadores modernos com agendamento estático e dinâmico das instruções projectar e analisar sistemas de memória virtual, nas vertentes t de capacidade, eficiência e protecção de acesso analisar as características dos sistemas baseados nos processadores actuais, de que são exemplo os processadores Itanium e Pentium 4, PowerPC, MIPS e Alpha 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07 5-Aula 1

6 Objectivos (3) Principais tópicos teóricos: instruction set architecture (ISA): o interface entre o hardware e o software (formato das instruções e modos de endereçamento) desempenho dos processadores e medidas de desempenho aritmética básica em vírgula fixa e em vírgula flutuante estudo e projecto das unidades de fluxo de dados ( datapath ) e de controlo de um processador RISC pipelining i e conflitos paralelismo de instruções em hardware e em software agendamento estático e dinâmico das instruções 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07 6-Aula 1

7 Objectivos (4) Principais tópicos teóricos (cont.): processadores superescalares caches e memória virtual interrupções e excepções análise de algumas arquitecturas IA64 IA64 Itanium Alpha P6 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07 7-Aula 1

8 Objectivos (5) no laboratório, os alunos desenvolverão os componentes principais de um processador RISC simplificado em seguida ligam esses componentes formando um pipeline para tanto utilizarão: uma ferramenta de CAD adequada, tipicamente o Webpack, para definir a arquitectura do pipeline na HDL (linguagem de descrição de hardware) escolhida uma ferramenta de simulação, tipicamente o Multisim, para visualizar o comportamento temporal do pipeline 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07 8-Aula 1

9 Bibliografia Bbl Principal Computer Architecture: A Quantitative Approach John L. Hennessy, and David A. Patterson, 3rd. ed, Morgan Kaufmann, 2003 Apêndice A Capítulos 1 a 5 Secundária Computer Organization and Design: the Hardware/software Interface David A. Patterson, and John L. Hennessy, 3rd. ed, Morgan Kaufmann, Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/07 9-Aula 1

10 Conhecimentos prévios (1) Inglês Bibliografia Sistemas Digitais circuitos combinatórios flip-flops registos e contadores circuitos sequenciais síncronos circuitos de controlo e circuitos controlados máquinas de estado controlo microprogramado 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

11 Conhecimentos prévios (2) Arquitecturas Básicas estrutura de instruções e modos de endereçamento ISA Instruction Set Architecture conceitos de linguagem Assembly memórias RAM e ROM estrutura t básica dos sistemas de memória espaço de endereçamento expansão de memórias acesso às memórias para fazer o fetch de dados e de instruções, e para guardar resultados 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

12 Conhecimentos prévios (3) Arquitecturas Básicas (cont.) Conceitos de pipeline e de memórias caches (útil) Conceitos de controlo (útil) Conceitos de microprogramação (útil, mas não imprescindível) Periféricos e seu acesso à memória / Interrupções/excepções Uma boa ref. é: Computer Organization and Design: the Hardware/Software Interface 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

13 Conhecimentos prévios (4) Software geral experiência de programação numa ling. de alto nível numa ling. Assembly qualquer (qual?). Imprescindível noções de compilação e de assemblagem (útil mas não imprescindível) 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

14 Estrutura das aulas (1) Consultar o planeamento na página da cadeira (vai evoluindo) Aulas teóricas Aulas práticas Resolução de problemas cujos enunciados serão publicados ao longo do semestre Nas primeiras duas semanas, aulas de VHDL básico para quem quiser 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

15 Estrutura das aulas (2) Aulas de apoio ao lab e de dúvidas Os labs serão feitos em casa, por grupos de 2 ou 3 alunos, nos seus portáteis 4 mini-projectos Pretende-se implementar e simular um processador com uma estrutura em pipeline Usa-se uma HDL (linguagem de descrição de hardware) qualquer VHDL, Verilog, ou outra 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

16 Avaliação (1) Mini-projectos com avaliação obrigatória (40%) Pesos relativos a definir Nota mínima = 9,5 val Grupos de 2 ou 3 alunos Os alunos decidem como formar os grupos Dois testes (30% cada um) Em dias a marcar posteriormente Decorrem em aulas práticas 2 horas de duração Não têm nota mínima 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

17 Avaliação (2) Quem for a um dos testes, está a optar pela avaliação por testes + mini-projectos Quem não aparecer a nenhum dos testes, está a optar pela avaliação por exame + mini-projectos 1ª data de exame também é de repescagem ao pior dos testest 2ª data de exame para melhoria de nota do 1º exame 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1

18 Pó Próxima aula Conceitos gerais de arquitectura dos computadores Tendências tecnológicas Organização de um computador Hierarquia de memórias Principais problemas Instruction Set Architectura (ISA) Evolução histórica 26-Fev-07 Arquitectura de Computadores 2006/ Aula 1