Wahlpflichtvorlesung Rechnerarchitektur

In diesem Kurs werden forgeschrittene Konzepte der Rechnerarchitektur vorgestellt. Der Kurs besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil behandelt ausgewählte Vertiefungen im Bereich der Einzelprozessoren. Er beginnt mit einer Vorstellung von Befehlssatzarchitekturen (engl. instruction set architectures) als Erweiterung der aus -Rechnerstrukturen- bekannten RISC- und CISC-Rechner. Wesentliche Eigenschaften von Befehlssätzen für die digitale Signalverarbeitung (DSP), für Rechner mit großer Befehlswortbreite (VLIW), Multimediabefehlssätze, abstrakte Maschinen und nicht-von-Neumann Maschinen werden vorgestellt. Anschließend werden ausgewählte Themen im Bereich der Rechnerarithmetik wie z.B. die korrekte Erkennung von Bereichsüberschreitungen und Genauigkeitsanpassungen bei Ausdrücken mit gemischter Genauigkeit behandelt. Schließlich gehen wir auf Techniken zur Realisierung von Hochleistungsrechnern ein, wie z.B. die Sprungvorhersage, das dynamische Scheduling von Befehlen und moderne Cache-Architekturen. Den Abschluss bildet eine Betrachtung zur Energiebilanz des Einsatzes von PCs. Im zweiten Teil werden Rechensysteme mit mehr als einem Prozessor bzw. mehreren Recheneinheiten betrachtet. Ausgehend von der nebenläufigen Verarbeitung mit Hilfe von sogenannten Threads werden Architekturen mit unterschiedlichem Kopplungsgrad zwischen den Berechnungs- und den verwendeten Speichereinheiten vorgestellt, wie z.B. Multi-Core-Systeme, Mulitprozessoren und Cluster-Rechner. Kompetenzen Nach dem Besuch der Veranstaltung sollen die Studierenden in der Lage sein, die Möglichkeiten und die Grenzen moderner, komplexer Rechensysteme beurteilen zu können und dabei Kenntnisse über Rechensystemen im Rahmen von komplexen Systementwürfen einsetzen können. Ein Teilziel liegt bei Kompetenzen in der Anwendung der Servertechnologie, wie sie bei späteren Tätigkeiten beispielsweise in Rechenzentren und Banken benötigt wird. Speziell sollen Studierende die verschiedenen Ansätze zur Lösung der bei Parallelrechnern auftretenden Probleme in praktischen Projekten einsetzen können. Teil 1: Marwedel, Peter: Mini-Skript zur Vorlesung Rechnerarchitektur, SS 2011. Zusätzliche Bücher: Hennessy, John L., Patterson, David A.: Computer Architecture - A Quantitative Approach, Morgan Kaufman, 5. Auflage 2011. Hwang, Kai: Advanced Computer Architecture: Parallelism, Scalability, Programmability, McGraw-Hill, 1993. Shen, John Paul, Lipasti, Mikko H.: Modern Processor Design, McGraw-Hill, 2003. Lehrstuhl Informatik XII Technische Universität Dortmund SoSe 2012 Informatik Diplom Univ.-Prof. Dr. Marwedel Peter