MPŠ
MPŠ MP&Scaron MP&Scaron MP&Scaron Avtorji

Mednarodna
podiplomska šola
Jožefa Stefana

Jamova 39
SI-1000 Ljubljana
Slovenija

Tel: (01) 477 31 00
Faks: (01) 477 31 10
E-pošta: info@mps.si

Išči

Opis predmeta

Računalniške strukture in sistemi

Programi:

Informacijske in komunikacijske tehnologije, 2. stopnja

Sodelavci:

doc. dr. Gregor Papa
prof. dr. Peter Korošec

Cilji:

Cilj tega predmeta je posredovati splošno znanje o računalniški arhitekturi. Predstavljene so osnovne računalniške strukture (procesorji, pomnilnik, vhodno/izhodni podsistemi in sistemi za shranjevanje podatkov), ki imajo neposreden vpliv na izvajanje programov. Študij računalniške arhitekture se osredotoča na povezavo med strojno in programsko opremo. Izvedbeni primeri so opisani do mere, kolikor je potrebno za razumevanje struktur in delovanja računalniškega sistema.
V drugem delu so predstavljene napredne računalniške arhitekture in načrtovalske metodologije. Obravnavane so tudi meritve in analize zmogljivosti računalniških sistemov. Slušatelji pridobijo osnovno teoretično razumevanje in praktične izkušnje s področja računalniških arhitektur (vključno z naprednimi procesorskimi arhitekturami, vzporednim procesiranjem in metodologijo snovanja vgrajenih sistemov), kar je predpogoj za dobro programiranje in učinkovite aplikacije v praksi.

Vsebina:

Uvod:
Pregled razvoja računalništva, abstraktni nivoji računalniškega sistema.

Osnovna računalniška arhitektura:
Predstavitev podatkov v računalniških sistemih, enostaven računalniški sistem (CPE, vodilo, urini signali, vhodno/izhodni podsistem, prekinitve).

CPE:
Struktura, nabor ukazov, računska aritmetika.

Vodilo:
Vrste povezav, arhitekture, krmilni mehanizmi.

Pomnilnik:
Vrste pomnilnika, pomnilniška hierarhija, predpomnilnik, interni pomnilnik, zunanji pomnilnik, virtualni pomnilnik.

Periferija:
Vrste vhodno/izhodnih enot, arhitekture, krmilni mehanizmi.

Procesorske arhitekture:
Procesorji z reduciranim naborom ukazov, procesorji s kompleksnim naborom ukazov, superskalarni procesorji, GPE.

Vzporedne računalniške arhitekture:
Topologije, deljen in porazdeljen način procesiranja, večjedrni procesorji, gruče, gridi.

Metodologije snovanje računalniških sistemov:
Osnovne polprevodniške tehnologije, glavni koraki sinteze, sinteza kombinacijskih vezij, sinteza sekvenčnih vezij, sinteza sistema, jeziki za opis strojne opreme.

Metodologije snovanja vgrajenih sistemov:
Načrtovalske metodologije, arhitekture vgrajenih mikroprocesorjev.

Metodologije sočasnega načrtovanja strojne in programske opreme:
Koncepti sočasnega načrtovanja, delitev sistema na komponente strojne in programske opreme ter njihova sinteza.

Meritve in analize zmogljivosti:
Osnovni izračuni zmogljivosti računalniških sistemov, zgledovalno primerjanje, metrike, optimizacija delovanja procesorske enote.

Temeljna literatura in viri:

Izbrana poglavja iz naslednjih knjig:

• P.R. Schaumont, A Practical Introduction to Hardware/Software Codesign. Springer, 2013, ISBN: 978-1-4614-3736-9
• W. Stallings, Computer Organization and Architecture: Designing for Performance, 9 edition. Prentice Hall, 2012. ISBN: 978-0132936330
• M. Wolf, Computers as Components. Academic Press, 2012. ISBN 978-0123884367
• P. Marwedel, Embedded System Design. Springer, 2011. ISBN: 978-94-007-0257-8
• L. Null, and J. Lobur, The Essentials of Computer Organization and Architecture. Jones & Bartlett Learning. 2010. ISBN: 978-1449600068

Izbrane reference nosilca:

• G. Papa, “Parameter-less algorithm for evolutionary-based optimization: for continuous and combinatorial problems,“ Computational Optimization and Applications, vol. 56, no. 1, pp. 209-229, 2013.
• A. Biasizzo, F. Novak, and P. Korošec, “A multi-alphabet arithmetic coding hardware implementation for small FPGA devices,” Journal of Electrical Engineering, vol. 64, no. 1, pp. 44-49, 2013.
• P. Korošec, M. Vajteršic, J. Šilc, and R. Kutil, “Multi-core implementation of the differential ant-stigmergy algorithm for numerical optimization,” Journal of Supercomputing, vol. 63, no. 3, pp. 757–772, 2013.
• K. Tashkova, P. Korošec, and J. Šilc, “A Distributed Multilevel Ant-Colony Algorithm for the Multi-Way Graph Partitioning,” International Journal of Bio-Inspired Computation, vol. 3, no. 5, pp. 286-296, 2011.
• T. Garbolino, and G. Papa, “Genetic algorithm for test pattern generator design, Automatic evolution of circuits,” Applied Intelligence, vol. 32, no. 2, pp. 193-204, 2010.

Načini preverjanja znanja:

Seminarska naloga (50%)
Ustni zagovor seminarske naloge (50%)

Obveznosti študentov:

Seminarska naloga in ustni zagovor seminarske naloge.

Zunanje povezave: