CS4200 / 5200: компьютерная архитектура, Весна 2012

Оригинал статьи доступен на cs.uccs.edu.

Время и Место.: MW 4: 30 – 5: 45, ENG 109

Инструктор: Д-Р Сяобо (Джо) Чжоу (Xiaobo (Joe) Zhou)

Офис: 199 Engineering

Часы работы офиса: MW 3: 00 — 4: 00

Телефон: 719-255-3493

Электронная почта: [email protected]

Программа курса: PDF

Примечания к лекции: PDF

Описание курса

Компьютерная архитектура-это наука и искусство выбора и соединения аппаратных компонентов для создания компьютера, который отвечает функциональным, производительным и бюджетным целям. В этом курсе вы узнаете, как полностью спроектировать правильный однопроцессорный компьютер, включая путь к данным процессора, управление процессором, оптимизацию конвейера, параллелизм на уровне инструкций и многоядерные системы, системы памяти/кэша и ввод-вывод. Вы увидите, что для проектирования компьютера не нужна магия. Вы узнаете, как количественно измерить и оценить результативность проектов.

Этот курс служит вам двумя способами. Во-первых, для тех, кто будет продолжать заниматься компьютерной архитектурой, это закладывает основу детального опыта, необходимого для прохождения более продвинутых курсов. Во-вторых, для тех студентов, которые не продолжают изучать компьютерную архитектуру, это дает глубокое понимание внутренней работы современных компьютеров, их эволюции и компромиссов, присутствующих на стыке аппаратного и программного обеспечения. Это также укрепляет интуицию насчет того, как работает оборудование само по себе.

Объявление

Что нового?

• 23 апреля: Здесь нет занятия Ср, 25 апреля. Следующий урок состоится 30 апреля.
• 18 апреля: доступно домашнее задание по иерархии памяти; время урока 30 апреля (понедельник). Отнесите его к памяти.
• Апр 18: Напоминание: проект должен быть с демо в классе до 2 мая (ср); обратитесь к HTML-версии для деталей. Вы должны убедиться, что симулятор работает на вашем ноутбуке.
• 30 марта: Доступно домашнее задание по конвейеризации; Время урока 9 апреля (понедельник). Он находится на Pipeline.
• 19 марта: Результаты промежуточного экзамена были опубликованы в сегодняшнем классе. Если вы пропустили сегодняшнее занятие, приходите ко мне в офис, чтобы забрать свой промежуточный результат. Есть также некоторые ранжированные домашние задания, которые можно взять в моем кабинете (я выпустил их для класса, но не взял). Пожалуйста, сделайте это как можно скорее.
• 22 февраля: доступно домашнее задание по Datapath; Из-за времени занятия 29 февраля. Обратитесь его к Datapath.
• 22 февраля: обратите внимание, что домашнее задание по чтению, которое я должен выполнить, продлено до Понедельника 5 марта, времени занятий.
• 13 февраля: доступно домашнее задание по ISA; до 20 февраля время занятий (Понедельник); обратитесь к ISA.
• 1 февраля: доступно домашнее задание по оценке производительности; согласно времени занятий 8 февраля (Среда). Обратитесь к оценке производительности. Пожалуйста, положите его в конверт / папку для сдачи.
• 3 января: учебник, учебный план, конспекты лекций информация доступна.

Чтение и задания по проекту

• Чтение Задание 1: Чтение-1, к дате 29 февраля и времени занятий.
• Проект: HTML; до среды, 2 мая, время занятия (демо можно ожидать в лаборатории или на ваших собственных ноутбуках).

Необходимые основная информация

• Обязательное условие: CS2160 «Компьютерная организация и ассемблерное программирование» или эквиваленты.
• Знание языка высокого уровня (C / C++, Java или c# — хорошая альтернатива) и структуры данных.
• Понимание программирования на языке ассемблера (MIPS и / или IBM PC): опкоды, операнды и т.д.
• Если вы хотите посетить занятия без этого бекграунда, вы должны получить разрешение от инструктора.

Учебник

Требуется: Дж. Л. Хеннесси и Д. A. Паттерсон,»Компьютерная архитектура: количественный подход», Морган Кауфман, 5-е издание (2011). Текст может быть дополнен некоторыми дополнительными заданиями по чтению.

Справка (и обязательно): Д. А. Паттерсон и Дж. Л. Хеннесси «Компьютерная организация и дизайн: аппаратно-программный интерфейс», Морган Кауфман, 4-е издание (2008). Я надеюсь, что инструкторы CS2160 сказали вам, что книга необходима для CS4200 / 5200. Некоторые материалы представлены в справочнике, но конспекты лекций и слайды являются самодостаточными.

Цели курса и предварительное расписание

• Введение в компьютерную архитектуру (1-2 лекция)
• Количественная оценка эффективности проектирования (3 лекции)
• Архитектуры наборов инструкций MIPS (1 лекция)
• Принципы и примеры набора инструкций (2 лекции)
• Дизайн-процесс: пути данных и блок управления (2-3 лекции)
• Конвейерная передача данных и управление (2-3 лекции)
• Опасности трубопроводов (2-3 лекции)
• Параллелизм на уровне инструкций (2 лекции)
• Подсистемы памяти: кэш (6 лекций)
• Подсистемы памяти: Виртуальная память (1-2 лекции)
• Подсистемы ввода / вывода: взаимодействие ввода / вывода с ЦП (2-3 лекции)
• Виртуализация серверов и центров обработки данных (1-2 лекции)

Расписание Экзаменов

• Промежуточный экзамен запланированный: 4: 30 вечера — 5: 45 вечера, Ср, 7 марта 2012 года; в классе; без пересдачи.
• Выпускной экзамен (FIRM): 4:30 вечера-7: 00 вечера, ср, 9 мая 2012 года; в классе; без пересдачи.
• Все экзамены с закрытыми книгами и тетрадями. Однако разрешается иметь при себе один двусторонний лист справки размером 8,5 на 11 дюймов.
• Пример в формате PDF только говорит вам, что это основной формат и стиль экзаменов, ничего не связано с содержанием.
• Лучший способ подготовки к экзаменам – это повторить примеры из лекций и домашних заданий, просмотреть учебник по лекциях, и, конечно, посещать все лекции.
• Если вы планируете другой экзамен, который пересекается с этими экзаменами, вам необходимо договориться с другим преподавателем, чтобы сдать этот экзамен в другое время.
• В случае каких-либо изменений, это будет объявлено в классе и на веб-сайте курса за 1-2 недели до изменения.

Шкала Оценивания

Пограничные случаи будут решаться участием студентов в классе, предоставляя интеллектуальные вопросы, информативные комментарии и конструктивную критику.

Процент оценивания

Все экзамены будут оцениваться самим экзаменатором.

Политика посещаемости заключается в следующем: в течение семестра будет распространяться лист посещаемости в произвольное время. Каждый студент допускается одно отсутствие в течение семестра по любой причине. Для каждого дополнительного отсутствия процент посещаемости уменьшается пропорционально. Исключения из этой политики будут сделаны только в крайних случаях, в связи с обстоятельствами вне вашего контроля и которые были непредвиденными в начале семестра (например, болезнь). Вы должны предоставить убедительные доказательства, такие как письма от ваших врачей в случае болезни. Если вы знаете о занятиях, которые вам нужно будет пропустить из-за деловых/полевых поездок или спортивных мероприятий, пожалуйста, обсудите это с инструктором в начале семестра. Если вы прибываете слишком поздно или уезжаете рано, вы можете быть помечены как отсутствующий для этого класса.

Будет один трехнедельный проект с использованием C / C++. Для участников CS5200 проект необходимо выполнять индивидуально. Участники CS4200 должны выполнять проект в командах; товарищи по команде могут быть назначены инструктором (на основе случайного выбора) до выпуска проекта. Проект заключается в изучении небольшого расширения концепции, которую мы изучаем на занятиях, или в проверке экспериментальных данных в какой-либо статье. Более подробная информация о проекте будет доступна по ходу семестра.

Стратегия курса

• Последний день без специального разрешения декана: 30 марта 2012 года
• Если у вас есть инвалидность, для которой вы запрашиваете жилье, вам рекомендуется связаться с Бюро по делам инвалидов в течение первой недели занятий. Офис по обслуживанию инвалидов расположен в главном зале № 105. (Телефон: 255-3354)
• Студенты обязаны посещать все лекции. Пропущенные лекции крайне рискованны, так как темп обучения быстрый, а курс тяжелый!
• Домашние задания, чтение и проектные задания являются важной частью курса и должны быть выполнены индивидуально. Задания должны быть сданы на занятиях в установленный срок на бумажном носителе. Нельзя отправлять их электронной почтой.
• Позднее домашнее задание, чтение и представление проекта: теряет 30% своей стоимости в день, за исключением крайних неакадемических обстоятельств, таких как болезнь. В таких случаях необходимо предоставить достаточные и убедительные доказательства, т. е. справки от врачей.
• Справедливости ради, никаких дополнительных экзаменов (пересдач), за исключением крайних неакадемических обстоятельств, таких как болезнь. В таких случаях необходимо предоставить достаточные и убедительные доказательства, т. е. документы от врачей.
• Соблюдение Этического кодекса университета будет строго контролироваться и соблюдаться. Это будет касаться заданий, проектов и экзаменов.
• Академический нарушения целостности, такие как плагиат, списывание на экзамене и т. д., приведет к серии действий и штрафов, включая провал сессии.
• Любая работа, представленная на оценку, должна включать следующее заявление и быть подписана и датирована. Если это отсутствует или не подписано и датировано, работа будет возвращена без оценки.

Ссылки на сайты Компьютерной архитектуры и обеспечения информации

Ссылка на «Архитектура ЭВМ»

Ссылка на «Компьютерная организация и дизайн: аппаратно-программный интерфейс»

Ссылка на «Компьютерная архитектура: количественный подход»

Ссылка на Комитет по оценке эффективности систем

Ссылка на Совет по обработке транзакций

Ссылка на Агентство национальной безопасности

Ссылка на NIST, отдел компьютерной безопасности, Центр ресурсов компьютерной безопасности

Ссылка на Общие критерии оценки информационной безопасности

Ссылка на Министерство внутренней безопасности США

Ссылка на МСЭ (Международный союз электросвязи

Ссылка Общество Интернета (ISOC)

Ссылка на Инженерную целевую группу по интернету (IETF)

Ссылка на Совет по архитектуре интернета (IAB)

Ссылка на Международную Организацию по стандартизации (ИСО)

Ссылка на Компьютерное общество IEEE

Ссылка на Ассоциацию вычислительной техники (ACM)

Ссылка на USENIX: Ассоциация передовых вычислительных систем