Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage die Konzepte des Rechnerentwurfs zu erfassen und verfügen über ein solides Verständnis der damit verbundenen Kompromisse sowie der neuesten Forschung im Bereich der Rechnerarchitektur. Im Speziellen ermöglicht diese Lehrveranstaltung es den Studierenden

• detaillierte Kenntnisse über die Struktur und Organisation von modernen Prozessoren in verschiedenen Anwendungsgebieten zu erlangen. Dies beinhaltet superskalare und VLIW-Prozessoren, Multicore- und Manycore-Prozessoren, heterogene Architekturen, moderne Speicherhierarchien und on-chip Verbindungsnetzwerke.
• die Fähigkeit zu erlangen Prozessoren und Speichersubsysteme für verschiedene Anwendungsfelder auf systematische Weise zu entwerfen, zu bewerten und zu optimieren.
• die Fähigkeit zu erlangen moderne Architekturmerkmale von Mikroprozessoren zu entwerfen, zu bewerten und zu optimieren, um verschiedene Funktionen von Applikationen zu beschleunigen.

Am Ende der Lehrveranstaltung haben die Studierenden detailliertes Wissen im Bereich der Rechnerarchitektur erlangt und verstehen die Gestaltung der Architektur sowie die Arbeitsprinzipien von modernen Rechnersystemen. Die Studierenden verstehen die Bedeutung der Speicherhierarchie, die Grundlagen der verschiedenen Arten von Speichersystemen sowie die Herausforderungen und Lösungen in modernen Speichersubsystemen von Multicore-Prozessoren. Weiterhin sind die Studierenden in der Lage die meisten modernen Architekturmerkmale in aktuellen high-performance Rechnersystemen zu verstehen, welche die Ausführungsgeschwindigkeit einer gegebenen Applikation verbessern. Darüber hinaus verstehen die Studierenden moderne Trends im Bereich der Rechnerarchitektur sowie die aktuelle Forschung in diesem Gebiet.

Computer architecture covers designing and interconnecting different hardware components as well as the required hardware-software interface to enable a computing machine that can meet the functional requirements with high efficiency in terms of cost, performance, energy consumption, dependability, and security. This course provides a solid understanding of the fundamentals of advanced computer architecture used to build modern high-performance and energy-efficient processors. The course will cover the following topics with an emphasis on the state-of-the-art works and emerging trends.

• Fundamentals of Computer Architecture
• Memory Hierarchy
• Cache Architectures, Management and Memory Parallelism
• Main Memory and DRAM Fundamentals
• Out-of-Order Execution
• SIMD Processors and GPUs
• Advanced Branch Prediction and Control-Flow Handling
• State Maintenance and State Recovery
• Instruction Scheduling
• Memory Interfaces and Quality-of-Service
• Multi-Core Cache Management and Cache Coherence
• Prefetching
• Heterogeneous Multi-Cores
• Emerging Memory Technologies
• Interconnects
• Power Management

• Vorlesungsfolien
• Material für das Projekt und die Aufgaben
• Lehrbuch

!!! Der erste Vorlesungstermin ist am 09.Okt.2019. !!!

Eine Übersicht aller Lehrveranstaltungen (Master), welche von der Embedded Computing Systems Group (191-02) im Wintersemester 2019 angeboten werden, wird am 01.10.2019, 9:00 Uhr im Seminarraum Technische Informatik vorgestellt.

ECTS:

30h ...   Anwesenheit in der Vorlesung/Übung
50h ...   Lösung der Aufgaben und Projekt
32.5h ...   Vorbereitung auf die Prüfung
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112.5h ...  entspricht 4.5 ECTS

Textbooks:

J.L. Hennessy, D. Patterson: Computer Architecture: A Quantitative Approach, Morgan Kaufmann Publishers

M. Dubois, M. Annavaram, P. Stenström: Parallel Computer Organization and Design, Cambridge University Press

Other Readings:

• Research papers, wherever applicable, that are typically published at top conferences like ISCA, MICRO, HPCA, and ASPLOS. Students are encouraged to dig deeper into the original source of covered topics themselves for more details.
• Lecture Slides.
• Reference Books:
  • Modern Processor Design: Fundamentals of Superscalar Processors, by Shen and Lipasti
  • Parallel Computer Architecture: A Hardware/Software Approach, by Gupta, Culler, Singh, Morgan Kaufmann

Die Studierenden werden auf Grundlage

• der Aufgaben
• des Projekts
• der abschließenden schriftlichen Prüfung

bewertet.

* Knowledge of Computer Organization and Design is beneficial.