ریزپردازنده‌های پیشرفته

Advanced Microprocessors

شماره درس: ۴۰۷۲۲ تعداد واحد: ۳
مقطع: کارشناسی ارشد نوع درس: نظری
پیش‌نیاز: معماری پیشرفته کامپیوتر هم‌نیاز: –

اهداف درس

در این درس دانشجویان با مفاهیم مربوط به ریزمعماری پردازنده‌های پیشرفته‌ی امروزی مانند معماری پردازنده‌های ابرعددی، روش‌های مختلف اجرای حدس و گمانی، تمهیدات معماری مربوط به اجرای همروند و اجرای چندریسمانی و گذرگاه‌های ورودی/خروجی در پردازنده‌های پیشرفته آشنا می‌شوند.

ریز مواد

  1. اجزای ریزپردازنده‌ها
    • مروری بر اجزای اصلی و ریزمعماری ریزپردازنده‌های پیشرفته و معماری مجموعه دستورالعمل (ISA) آن‌ها
  2. پردازنده‌های ابرعددی (Superscalar)
    • اجرای خارج از ترتیب و زمان‌بندی و تخصیص پویای منابع (Dynamic scheduling)
    • بررسی مخاطرات (Hazard) و روش‌های رفع آن
    • الگوریتم Scoreboarding و Tomasulo
    • بررسی اجزای مختلف ریزپردازنده‌های ابرعددی
  3. تکنیک‌های مختلف اجرای حدس و گمانی
    • انواع روش‌های پیش‌بینی انشعاب
    • اجرای مسندی (Predicated)
    • دسترسی گمانی به حافظه
    • حدس دستورات و داده‌های بعدی
  4. تمهیدات پیاده‌سازی همروندی
    • هم‌پردازنده‌ها (Coprocessor)
    • داوری در چندپردازنده‌ها
    • تکنیک‌ها و قراردادهای رعایت همسانی (Consistency) در سلسله مراتب حافظه و حافظه‌های نهان محلی
  5. اجرای چندریسمانی (Multi threading)
    • مرور انواع چندریسمانی
    • بررسی نمونه‌های واقعی چند ریسمانی
  6. گذرگاه‌های I/O در پردازنده‌های پیشرفته
    • نیازهای I/O در پردانده‌های پیشرفته
    • بررسی انواع گذرگاه‌های سریع و قراردادها/پروتکل‌های ارتباطی I/O در ریزپردازنده‌ها و معماری‌های پرسرعت امروزی

ارزیابی

  • امتحان میان ترم (حدوداً ۳۰٪ تا ۳۵٪)
  • متحان آخر ترم (حدوداً ۳۵٪)
  • تمرین‌ها (۵٪)
  • پروژه‌های کشف یا تحلیل ریزمعماری و یا اجرای هدفمند چندریسمانی (بین ۲۵٪ تا ۳۰٪)

مراجع

  1. J. P. Shen, M. H. Lipasti. Modern Processor Design, Fundamentals of Superscalar Processors . Waveland Press, 2013.
  2. A. González, F. Latorre and G. Magklis. Processor Microarchitecture, An Implementation Perspective. Morgan Claypool Publishers, 2011.
  3. J. Silc, B. Robic, Th. Ungerer. Processor Architecture: From Dataflow to Superscalar and Beyond. Springer, 1999.
  4. W. Stallings. Computer Organization and Architecture, Designing for Performance. 11th Edition, Pearson, 2019.
  5. T. Shanley. Pentium Pro Processor System Architecture. Addison-Wesley, 1996.
  6. R. Budruk, D. Anderson, T. Shanley. PCI Express System Architecture. Addison-Wesley, 2003.
  7. B. B. Brey. The Intel Microprocessors, Architecture, Programming, and Interfacing. 8th Edition, Pearson Prentice Hall, 2009.
  8. Several papers from literature.