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Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) >>

  Rechnerarchitektur (RA(A))

Lecturer
Prof. Dr.-Ing. Dietmar Fey

Details
Vorlesung
Präsenz
2 cred.h, benoteter certificate, ECTS studies, ECTS credits: 2,5
nur Fachstudium, Sprache Deutsch
Time and place: Tue 08:15 - 09:45, 00.151-113

Fields of study
WPF IuK-MA-ES-INF 1-4 (ECTS-Credits: 2,5)
WPF IuK-BA ab 5 (ECTS-Credits: 2,5)
WPF ICT-MA-ES 1-4 (ECTS-Credits: 2,5)
WPF INF-BA-V-RA ab 5 (ECTS-Credits: 2,5)
WPF INF-MA 1-3 (ECTS-Credits: 2,5)
WF CE-BA-TW ab 3 (ECTS-Credits: 2,5)

Contents
Die Vorlesung baut auf die in den Grundlagen der Rechnerarchitektur und -organisation vermittelten Inhalte auf und setzt diese mit weiterführenden Themen fort. Es werden zunächst grundlegende fortgeschrittene Techniken bei Pipelineverarbeitung und Cachezugriffen in modernen Prozessoren und Parallelrechnern behandelt. Ferner wird die Architektur von Spezialprozessoren, z.B. DSPs, Embedded Prozessoren und KI-Beschleunigern behandelt. Es wird aufgezeigt, wie diese Techniken in konkreten Architekturen (Intel KabyLake, AMD Ryzen, KI-Beschleuniger TPU) verwendet werden. Zur Vorlesung werden eine Tafel- und eine Rechnerübung angeboten, durch deren erfolgreiche Beteiligung abgestuft mit der Vorlesung 5 bzw. 7,5 ECTS erworben werden können. In den Tafelübungen werden die in der Vorlesung vermittelten Techniken durch zu lösende Aufgaben vertieft. Im Einzelnen werden folgende Themen behandelt:
  • Organisationsaspekte von CISC und RISC-Prozessoren

  • Behandlung von Hazards in Pipelines

  • Fortgeschrittene Techniken der dynamischen Sprungvorhersage

  • Fortgeschritten Cachetechniken, Cache-Kohärenz

  • Ausnutzen von Cacheeffekten

  • Architekturen von Digitalen Signalprozessoren

  • Architekturen homogener und heterogener Multikern-Prozessoren (Intel Corei7, Nvidia GPUs, Cell BE)

  • Architektur von KI-Prozessoren (TPU, Spezielle KI-Beschleuniger)

  • Effiziente Hardware-nahe Programmierung von Mulitkern-Prozessoren (OpenMP, SSE, CUDA)

  • Leistungsmodellierung und -analyse von Multikern-Prozessoren (Roofline-Modell)

(automatisch geplant, erwartete Hörerzahl original: 30, fixe Veranstaltung: nein)

Recommended literature
  • Patterson/Hennessy: Computer Organization und Design
  • Hennessy/Patterson: Computer Architecture - A Quantitative Approach

  • Stallings: Computer Organization and Architecture

  • Märtin: Rechnerarchitekturen

ECTS information:
Title:
Computer Architecture

Credits: 2,5

Contents
1) Classification of computer architectures, processor architecture, CISC vrs. RISC, organisation of memory systems, organisation of bussystems, i/o organisation, architecture of parallel computers
2) Modeling of computer architectures, hardware description languages, simulation performance and reliability evaluation

Additional information
Expected participants: 30, Maximale Teilnehmerzahl: 35
www: https://www.cs3.tf.fau.de/teaching/rechnerarchitektur/

Assigned lectures
UE ([präsenz]):Rechnerübungen zu Rechnerarchitektur
Lecturer: Christian Widerspick, M. Sc.
www: https://www.cs3.tf.fau.de/teaching/rechnerarchitektur/
UE: Übungen zu Rechnerarchitektur
Lecturers: Sebastian Rachuj, M. Sc., Tobias Baumeister, M. Sc.
www: http://www3.informatik.uni-erlangen.de/Lehre/RA/2022w/uebung.shtml

Verwendung in folgenden UnivIS-Modulen
Startsemester WS 2022/2023:
Rechnerarchitektur (RA)
Rechnerarchitektur (Vorlesung mit Übung und Rechnerübung) (RA)

Department: Chair of Computer Science 3 (Hardware Architectures)
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