Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Zaawansowane architektury procesorów
Koordynator przedmiotu:
Grzegorz MAZUR
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Informatyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
ZAP
Semestr nominalny:
7 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
30 - wykłady 30 - studium literatury 15 - zajęcia projektowe - prezentacja i dyskusja projektów 40 - praca własna nad projektami 5 - przygotowanie do sprawdzianów
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Umiejętność programowania w języku C oraz programowania hybrydowego C+assembler. Znajomość architektury komputerów na poziomie wykładu w kursie podstawowym. (Przedmioty: Programowanie komputerów, Architektura komputerów.)
Limit liczby studentów:
32
Cel przedmiotu:
Przedmiot zapoznaje studentów ze współczesnymi rozwiązaniami w zakresie architektury procesorów uniwersalnych, w tym szczegółów systemowego modelu programowego procesorów x86 i wersji 64-bitowej - x86-64, maszyn wirtualnych i mechanizmów podnoszenia wydajności procesora i komputera.
Treści kształcenia:
Treść wykładu Rozszerzenia aplikacyjnego modelu programowego x86 Instrukcje przesłań ze sterowaniem hierarchią pamięci. Instrukcje operacji bitowych BMI i TBM. Jednostki wektorowe - rejestry, formaty danych i instrukcje MMX, 3DNow!, SSE, AVX. Architektura systemowa procesorów rodziny x86 Ewolucja architektury systemowej 286-386-486-Pentium-P6. Systemowy model programowy procesorów x86. Rola jednostki segmentacji - segmenty systemowe GDT, LDT, IDT, TSS. Tablice IOPM, IRM. Praca jednostki segmentacji w trybie rzeczywistym, chronionym i V86. Tryb FRM. Struktura systemu operacyjnego udostępniającego tryb V86. Jednostka stronicowania. Tryb V86 - metody obsługi sytuacji wyjątkowych. Rozszerzenia trybu V86. Tryb SMM. Rozszerzenia modelu programowego użytkownika i ich odbicie w modelu systemowym. Architektura x86-64 Zestaw rejestrów i tryby adresowania. Zmiany w liście instrukcji w porównaniu z x86. Systemowy model programowy w trybie 64-bitowym - praca jednostki segmentacji, TSS, IDT. Stronicowanie w trybie 64-bitowym. Maszyny wirtualne Metody realizacji maszyny wirtualnej. Interakcja pomiędzy maszyną wirtualną i hypervisorem. Zarządzanie zasobami maszyny wirtualnej. Sprzętowa obsługa wirtualizacji. Start maszyny wirtualnej, przełączanie "światów", przechwycenia. Zarządzanie pamięcią w systemie z wirtualizacją. Dwupoziomowa translacja adresów. Migracja żywej maszyny wirtualnej - problemy, implementacja. Architektura ARMv7 i ARMv8 Zestaw rejestrów, lista instrukcji. Dostosowania do programowania w językach wysokiego poziomu. Model systemowy. System przerwań. Wybrane aspekty implementacji procesorów Współczesne metody przewidywania skoków. Predyktory wielopoziomowe. Predyktory pętli. Przewidywanie pobierania danych. Instrukcje pobierania danych. Architektura IBM POWER Model programowy aplikacyjny i systemowy. Stronicowanie z odwrotną tablicą stron. Implementacja POWER6 i POWER7. Zakres projektu Realizacja modułu oprogramowania o charakterze systemowym (sytuacje wyjątkowe, zarządzanie pamięcią, wirtualizacja) lub eksperymentalnym (optymalizacja kodu, testowanie działania i wydajności procesora, symulacja działania wybranych struktur) na komputerze klasy PC.
Metody oceny:
Testy z wiadomości wykładowych, projekt oprogramowania.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Patterson, Hennessy: Computer Patterson, Hennessy: Computer Organization and Design, The Hardware/Software Interface, Elsevier 2. MIPS32 Architecture for Programmers (www.mips.com) 3. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Intel Corp. 4. AMD64 Architecture Programmer's Manual, AMD Inc. 5. The microarchitecture of Intel, AMD and VIA CPUs; An optimization guide for assembly programmers and compiler makers; Agner Fog. Copenhagen University College of Engineering. Copyright © 1996 - 2012
Witryna www przedmiotu:
https://usosweb.usos.pw.edu.pl/kontroler.php?_action=katalog2/przedmioty/pokazPrzedmiot&prz_kod=103B-INIIT-ISP-ZAP
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka ZAP_W01
Ma wiedzę z zakresu problemów i współczesnych tendencji w rozwoju architektur komputerowych.
Weryfikacja: Testy
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W08, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
Charakterystyka ZAP_W02
Rozumie źródła ograniczeń wydajności wynikające z budowy komputera i mechanizmy umożliwiające zwiększenie wydajności.
Weryfikacja: Testy, zadania projektowe.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
Charakterystyka ZAP_W03
Rozumie mechanizmy systemowe występujące w komputerach, a w szczególności zarządzanie pamięcią, mechanizmy wyjątków i wirtualizacji.
Weryfikacja: Testy, zadania projektowe.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W08, K_W09, K_W10, K_W14, K_W19
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka ZAP_U01
Potrafi zidentyfikować ograniczenia wydajności oprogramowania, zbadać wydajność oprogramowania i zwiększyć ją przy użyciu stosownych technik.
Weryfikacja: Testy, zadania projektowe.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U09, K_U13, K_U15, K_U20, K_U21, K_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UK, I.P6S_UU, I.P6S_UW, III.P6S_UW.4.o, III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.1.o
Charakterystyka ZAP_U02
Potrafi tworzyć fragmenty oprogramowania systemowego.
Weryfikacja: Projekt.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U05, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.4.o
Charakterystyka ZAP_U03
Rozumie potrzebę pogłębiania wiedzy i korzystania z literatury technicznej.
Weryfikacja: kolokwia, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U09, K_UK01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UU