Математические модели и методы проектирования архитектуры сверхбольших интегральных схем

Обязательный курс для студентов группы 518/2.

Руководитель: Подымов В.В.

Актуальность информации: весенний семестр 2020/2021 учебного года.

Для доступа к материалам курса (слайдам лекций, тексту практических заданий, критериям оценки, ...) обратитесь к Подымову В.В..

Рабочая программа для устного опроса

Программа будет обновляться по мере чтения курса

1. Конвейер:
   • пять классических стадий выполнения команд (выборка, декодирование, исполнение, доступ к памяти, запись в регистр),
   • латентность и производительность,
   • конфликты (структурные, по данным, по управлению),
   • пересылка значений,
   • спекулятивное исполнение.
2. Общая организация памяти:
   • современное устройство ячеек памяти,
   • современная организация доступа к ячейкам памяти,
   • область применения различных видов памяти,
   • характеристики производительности памяти: латентность, частота доступа, пропускная способность, время доступа, время передачи, время цикла.
3. Кэш-память:
   • пространственная и временная локальность доступа к памяти,
   • основные понятия: строка, тэг, попадание, промах, конфликты и вытеснение,
   • производительность кэша: частоты и задержки, связанные с попаданиями и промахами кэша,
   • виды кэша: прямого отображения, полностью ассоциативный, полуассоциативный,
   • классификация промахов кэша (Three Cs),
   • политика вытеснения и политика записи,
   • иерархия кэш-памяти, эксклюзивный и инклюзивный кэш,
   • оптимизация доступа к кэш-памяти: конвейеризация, кэш вытеснения (victim cache), буфер записи, предвыборка, многопортовый кэш, банки кэш-памяти, неблокирующий кэш.
4. Виртуальная память:
   • физическая (абсолютная) и виртуальная адресация,
   • трансляция адресов, страницы памяти, таблицы страниц, каскады таблиц,
   • механизмы защиты доступа к памяти,
   • буфер ассоциативной трансляции,
   • виртуальная и физическая кэш-память, проблема синонимичности (aliasing),
   • хэшированные таблицы страниц.
5. Прерывания:
   • общее понятие прерывания, точное прерывание,
   • прерывания, исключения и ловушки,
   • обработчик прерываний, механизмы обработки прерываний,
   • классификация точных прерываний: синхронные и асинхронные, вызываемые и вынужденные, маскируемые и немаскируемые, возобновляемые и терминальные,
   • влияние прерываний на устройство других архитектурных концепций.
6. Ввод-вывод:
   • виды шин ввода-вывода,
   • способы организации ввода-вывода (включение в систему команд, ввод-вывод через память),
   • управляющий регистр и регистр данных ввода-вывода,
   • механизмы ожидания готовности ввода-вывода: поллинг, прерывания.
7. Внеочередное исполнение команд:
   • параллелизм на уровне команд и сравнение производительности процессора с внеочередным и очередным исполнениями команд,
   • конфликты конвейера при введении внеочередного исполнения,
   • табличный алгоритм: стадии конвейера, буфер команд, конфликты и их разрешение, производительность,
   • алгоритм Томасуло: стадии конвейера, буфер команд, станции резервирования, конфликты и их разрешение, производительность.