Arquitetura e Organização de Computadores 2. Apresentação da Disciplina

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1 Arquitetura e Organização de Computadores 2 Apresentação da Disciplina 1

2 Objetivos Gerais da Disciplina Aprofundar o conhecimento sobre o funcionamento interno dos computadores em detalhes Estudar técnicas aplicadas para melhorar o desempenho dos computadores. Análise dessa tecnologia do ponto de vista de demanda, eficiência e custo. 2

3 Estrutura do Curso Cap. 1 Introdução 1.0. (Extra): Breve Histórico da Evolução dos Computadores 1.1. Apresentação do curso, Conceitos e Classes de computadores 1.2. Sistemas HPC 1.3. Medidas de Desempenho e Lei de Amdahl Cap. 2 O Funcionamento do Processador 2.1. Controle do Processador 2.2. Princípios e Exemplos de Conjunto de Instruções Cap Exploração de paralelismo em nível de instrução (Pipeline) 3.1. Conceitos e dependências 3.2. Caminho dos Dados e Atrasos 3.3. Controle do pipeline

4 Estrutura do Curso Cap. 4 Sistemas de Memória 4.1. Conceitos e Funcionamento da Hierarquia de Memória 4.2. Memória RAM, Memória entrelaçada e Virtual Cap. 5 Sistemas de E/S 5.1. Armazenamento 5.2. Barramentos Cap. 6 Processamento Superescalar Cap. 7 Processamento Superescalar Especulativo e Predição de Desvios Cap. 8 Computadores Vetoriais Cap. 9 Sistemas MIMD

5 Bibliografia Básica HENNESSY, J.L.; PATTERSON, D.A. Arquitetura de Computadores: Uma Aboradegem Quantitativa, 5/E. Elsevier, 2014 Patterson,D.A; Hennesy, J.L; Organização e Projeto de Computadores. Tradução da 4a. Edição. Rio de Janeiro. Editora Campus, 2013

6 Demandas Constantes em Computação Demanda por melhor desempenho Software cada vez mais complexo Sistemas gráficos com resolução cada vez maior Aplicações clássicas de Simulação de Sistemas Físicos: Previsão de Tempo, Simulação complexa, Solução de Problemas Matemáticos, etc. Demanda por computadores menores e mais leves Demanda por maior capacidade de memória e armazenamento Demanda por menor consumo de energia (menor dissipação de calor)

7 Como atender essas demandas? 1. Avanços na tecnologia eletrônico-digital; 2. Aperfeiçoamento da máquina de executar instruções (processador) e destas instruções; 3. Utilização de vários processadores num único computador; 4. Interligação de computadores entre si através de redes de computadores.

8 O que é Arquitetura de Computadores? Coordenação de um conjunto de níveis de abstração de um computador sobre um grande conjunto de forças de mudança Arquitetura de Computadores = Arquitetura de Conjuntos de Instruções + Organização de Máquina

9 Exemplos de Aperfeiçoamentos em Arquitetura de Conjunto de Instrução Pipeline para diminuir a ociosidade da CPU no ciclo de instrução. Emissão de várias instruções para execução, em processamento superscalar. Melhor organização dos circuitos aritméticos para se obter muitos resultados intermediários simultâneos.

10 Exemplos de Aperfeiçoamento em Organização de Máquinas Memória cache para melhorar as interações entre memória e CPU. Memória entrelaçada para aumentar a largura de banda do sistema de memória Utilização de processadores de entrada e saída em paralelo com a CPU, em multiprogramação e time sharing.

11 Por que estudar Arquitetura de Computadores? Fundamental para o desenvolvimento de sistemas computacionais de alto desempenho (High performance computing) e processamento paralelo Veremos alguns exemplos de sistemas de Alto Desempenho ( cap. 1.2.) Para estar apto a fazer decisões de compra de hardware melhor informado sobre as necessidades do software alvo e as características do hardware disponível. Para aprender a utilizar técnicas de otimização de desempenho em sistemas computacionais (software ou hardware). Para entender a estrutura e o funcionamento dos computadores.

12 Critérios de Avaliação: 3 provas teóricas, somando 70 pontos 1a. prova: 11/05/2015, valendo 20 pts. 2a. prova: 15/06/2015, valendo 25 pts. 3a. prova: 20/07/2015, valendo 25 pts. 2 Trabalhos, somando 20 pontos listas de exercícios preparatórios, somando 10 pontos

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