Rechnerarchitektur

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Vorlesung

Rechnerarchitektur

Dozent/in

• Prof. Dr.-Ing. Dietmar Fey

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, Embedded Prozessoren und KI-Beschleunigern behandelt. Es wird aufgezeigt, wie diese Techniken in konkreten Architekturen (Intel KabyLake, AMD Ryzen, KI-Beschleuniger TPU) 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. 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 KI-Prozessoren (TPU, Spezielle KI-Beschleuniger)
– Effiziente Hardware-nahe Programmierung von Mulitkern-Prozessoren (OpenMP, SSE, CUDA)
– Leistungsmodellierung und -analyse von Multikern-Prozessoren (Roofline-Modell)
(automatisch geplant, erwartete Hörerzahl original: 30, fixe Veranstaltung: nein)