Detail předmětu
Architektura procesorů
FIT-ACHAk. rok: 2018/2019
Předmět pokrývá architekturu univerzálních i specializovaných procesorů. Paralelismus na úrovni instrukcí (ILP) je studován na procesorech skalárních, superskalárních a VLIW. Dále jsou probrány procesory s vláknovým paralelismem (TLP). Datový paralelismus je ilustrován na SIMDových instrukcích a na grafických procesorech (SIMT). Probírají se základní techniky paralelizace výpočtů na GPU (CUDA). Jsou vysvětleny i techniky nízkopříkonových procesorů.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Prerekvizity
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky zápočtu:
Získání 20 ze 40 bodů za projekty a půlsemestrální písemku.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
- Zameškaná cvičení je možné nahradit v alternativní termín (pondělí nebo pátek)
- V poslední týdnu semestru budou probíhat náhradní civčení
Doporučená literatura
Baer, J.L.: Microprocessor Architecture. Cambridge University Press, 2010, 367 s., ISBN 978-0-521-76992-1
current PPT slides for lectures
Hennessy, J.L., Patterson, D.A.: Computer Architecture - A Quantitative Approach. 5. vydání, Morgan Kaufman Publishers, Inc., 2012, 493 s., ISBN: 978-0-12-383872-8
http://inst.eecs.berkeley.edu/~cs152/sp13/
https://www.anandtech.com
Intel Architecture Optimization Manual
Jeffers, J., and Reinders, J.: Intel Xeon Phi Coprocessor High Performance Programming, 2013, Morgan Kaufmann, p. 432), ISBN: 978-0-124-10414-3
Kirk, D., and Hwu, W.: Programming Massively Parallel Processors: A Hands-on Approach, Elsevier, 2010, s. 256, ISBN: 978-0-12-381472-2
Nvidia CUDA SDK Manual
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program IT-MGR-2 magisterský navazující
obor MBI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MSK , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
obor MMM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MBS , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
obor MPV , 2 ročník, zimní semestr, povinný
obor MIS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
obor MGM , 2 ročník, zimní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Skalární procesory: zřetězené zpracování, asistence kompilátoru.
- Superskalární CPU, dynamické plánování instrukcí, predikce skoků.
- Optimalizace toku dat přes registry a přes paměť, hierarchie pamětí cache.
- Optimalizace načítání instrukcí a dat. Příklady superskalárních procesorů.
- Procesory s podporou datového paralelismu, SIMDová a vektorizace.
- Procesory s podporou vláken.
- Architektura grafických jednotek GPU a zpracování SIMT.
- Programovací jazyk CUDA, model vláken a paměťový model.
- Synchronizace a redukce na GPU, návrh a optimalizace algoritmů pro GPU.
- Víceproudové zpracování, multi-GPU systémy, knihovny pro programování na GPU.
- Architektura akcelerátorů s mnoha jádry (MIC, Xeon Phi) a jejich programování.
- Procesory s velmi dlouhým instrukčním slovem (VLIW). SW řetězení, predikace, binární překlad.
- Techniky nízkopříkonových procesorů.
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
- Měření výkonnosti sekvenčního kódu.
- Vektorizace kódu pomocí OpenMP 4.0.
- CUDA: Paměťové přenosy, jednoduché kernely.
- CUDA: Práce se sdílenou pamětí.
- CUDA: Práce s texturní a konstantní pamětí, operace redukce.
Projekt
Vyučující / Lektor
Osnova
- Měření výkonnosti a optimalizace procesorového kódu pomocí OpenMP 4.0
- Akcelerace výpočetní úlohy pomocí CUDA 8.0