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Rechnerarchitektur (RA)5 ECTS
Modulverantwortliche/r: Dietmar Fey Lehrende:
Dietmar Fey
Startsemester: |
WS 2013/2014 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
halbjährlich (WS+SS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
Inhalt:
Die Vorlesung baut auf die in den Grundlagen der Rechnerarchitektur und -organisation vermittelten Inhalte auf und setzt diese mit weiterführenden Themen fort. Es werden zunächst grundlegende fortgeschrittene Techniken bei Pipelineverarbeitung und Cachezugriffen in modernen Prozessoren und Parallelrechnern behandelt. Ferner wird die Architektur von Spezialprozessoren, z.B. DSPs und Embedded Prozessoren behandelt. Es wird aufgezeigt, wie diese Techniken in konkreten Architekturen (Intel Nehalem, GPGPU, Cell BE, TMS320 DSP, Embedded Prozessor ZPU) verwendet werden. Zur Vorlesung werden eine Tafel- und eine Rechnerübung angeboten, durch deren erfolgreiche Beteiligung abgestuft mit der Vorlesung 5 bzw. 7,5 ECTS erworben werden können. In den Tafelübungen werden die in der Vorlesung vermittelten Techniken durch zu lösende Aufgaben vertieft. In der Rechnerübung soll u.a. ein einfacher Vielkern-Prozessor auf Basis des ZPU-Prozessors mit Simulationswerkzeugen aufgebaut werden. Im Einzelnen werden folgende Themen behandelt:
Organisationsaspekte von CISC und RISC-Prozessoren
Behandlung von Hazards in Pipelines
Fortgeschrittene Techniken der dynamischen Sprungvorhersage
Fortgeschritten Cachetechniken, Cache-Kohärenz
Ausnutzen von Cacheeffekten
Architekturen von Digitalen Signalprozessoren
Architekturen homogener und heterogener Multikern-Prozessoren (Intel Corei7, Nvidia GPUs, Cell BE)
Architektur von Parallelrechnern (Clusterrechner, Superrechner)
Effiziente Hardware-nahe Programmierung von Mulitkern-Prozessoren (OpenMP, SSE, CUDA, OpenCL)
Leistungsmodellierung und -analyse von Multikern-Prozessoren (Roofline-Modell)
Literatur:
- Patterson/Hennessy: Computer Organization und Design
Hennessy/Patterson: Computer Architecture - A Quantitative Approach
Stallings: Computer Organization and Architecture
Märtin: Rechnerarchitekturen
Organisatorisches:
Schein durch Kolloquium
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Informatik | Rechnerarchitektur)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science): ab 1. Semester
(Po-Vers. 2013 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Informatik)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009s | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Rechnerarchitektur)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009w | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Rechnerarchitektur)
- Informatik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtbereich | Säule der systemorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsmodul Rechnerarchitektur)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Bachelor of Science): 5. Semester
(Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule, Wahlmodule, Seminar, Praktika, Bachelorarbeit | Wahlpflichtmodule aus Katalog für IuK)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Eingebettete Systeme)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Rechnerarchitektur (Vorlesung mit Übung) (Prüfungsnummer: 798810)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [2], [3], [4], [5], [7])
- Prüfungsleistung, mehrteilige Prüfung, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
30-minütige mündliche Prüfung + Teilnahme an der Tafelübung bzw. Rechnerübung (verpflichtend)
- Erstablegung: WS 2013/2014, 1. Wdh.: SS 2014
Rechnerarchitektur (Vorlesung mit Übung) (Prüfungsnummer: 42101)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [6])
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: WS 2013/2014, 1. Wdh.: SS 2014
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