UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E DE ESTATÍSTICA

1. IDENTIFICAÇÃO DA DISCIPLINA

Código: INE 5352 Semestre: 99.2

Nome: Tópicos Especiais em Arquitetura de Computadores II:

Horas/Aula: 36 Teóricas: 36 Práticas: 0 Total: 36

Requisito: Ter cursado a disciplina INE 5366 – Arquitetura de Computadores I

Professor: Luiz Cláudio V. dos Santos

2. OBJETIVOS

2.1.Gerais

• Descrever os mecanismos de hardware e técnicas de software para a aceleração de programas em sistemas computacionais.
• Apresentar a interação entre hardware e software, delineando a interface entre o hardware e o compilador.
• Introduzir noções quantitativas quanto ao impacto dos recursos de hardware no desempenho de programas.

2.2.Específicos

• Apresentar o conceito de execução "pipelining" e estudar os "hazards" que reduzem seu desempenho.
• Introduzir técnicas para detecção e utilização de paralelismo existente entre as instruções de um programa ("instruction-level parallelism").
• Introduzir o "estado da arte" das técnicas de exploração de paralelismo usadas em processadores RISC e super-escalares contemporâneos.

3. EMENTA

 

Princípios quantitativos no projeto de sistemas de computação. Freqüência no uso de instruções. Noções de "pipelining" e técnicas para aumentar o desempenho reduzindo "hazards". Mecanismos de hardware e técnicas de software para utilizar o paralelismo de instruções. A interface entre a arquitetura e o compilador. Arquiteturas RISC e super-escalares.

 

4. PROCEDIMENTOS DIDÁTICOS

 

A disciplina será ministrada com aulas expositivas, complementada pela leituras de textos.

 

 

Tópicos	Horas
1. Revisão de desempenho em computadores. Medida de desempenho. Programas para avaliar desempenho ("benchmarks"). Comparação de desempenho. Princípios quantitativos no projeto de sistemas de computação.	4h
2. Arquitetura do conjunto de instruções. Classificação. Freqüência de uso de modos de endereçamento. Freqüência no uso de instruções. Freqüência do tamanho de operandos. Aspectos da codificação do conjunto de instruções. Revisão do papel do compilador. Introdução de um exemplo típico de arquitetura contemporânea.	4h
3. Pipelining. O conceito de pipeline de instruções. Um exemplo básico de pipeline. Redutores de desempenho do pipeline: "hazards". Hazards de dados. Hazards de controle. Dificuldades de implementação de um pipeline. Pipelining the operações multi-ciclo. Relação entre conjunto de instruções e o pipeline. Exemplo real: o pipeline do MIPS R4000.	12h
4. Paralelismo de instruções. O conceito de "instruction-level parallelism" (ILP). Eliminação de hazards de dados com escalonamento dinâmico. Reduzindo as penalidades com hazards de controle. Noções de arquiteturas super-escalares e VLIW ("very long instruction word"). Suporte no compilador para exploração de paralelismo. Suporte em hardware para extrair paralelismo. Execução especulativa. Exemplo real: exploração de paralelismo no PowerPC 620.	12h

 

Horas de aula	32
Horas dedicadas a avaliação de aprendizagem	04
Total	36

 

5. AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM

 

A avaliação de aprendizagem consiste de duas "provas-trabalho" regulares (P1 e P2). Cada prova consiste de duas partes: uma parte conceitual a ser resolvida em sala de aula (sem consulta) e uma parte de exercícios, que o aluno deverá resolver em casa (com consulta) e cuja resolução deverá ser entregue ao professor no prazo máximo de 24 horas. Ao(À) aluno(a) que não obtiver média para aprovação nas duas primeiras provas será oferecida uma prova de recuperação (P3) cuja solução será em sala de aula (sem consulta).

 

Tópicos Avaliados: Forma .

 

1, 2 e parte do item 3 Prova 1 (P1)

4 e restante do item 3 Prova 2 (P2)

Todos os itens Prova 3 (P3)

6. SISTEMA DE AVALIAÇÃO

A nota final é calculada dependendo da média aritmética simples das notas obtidas nas duas primeiras provas, assim obtida: MF = (P1 + P2)/2.

• Considera-se aprovado(a) o(a) aluno(a) com MF ³ 6,0 e a nota final será igual a MF.
• Considera-se reprovado(a) o(a) aluno(a) com MF £ 3,0 e a nota final será igual a MF.
• Somente o aluno com 3,0 < MF < 6,0 terá direito a fazer a prova P3, a título de recuperação. Neste caso, sua nota final será calculada como a média aritmética simples das duas maiores notas obtidas nas três provas. O(A) aluno(a) estará aprovado(a) se a nota final for igual ou superior a 6,0.

Se o(a) aluno(a) faltar a alguma das duas primeiras provas por motivo justificável, devidamente comprovado, deverá requerer junto ao Departamento, no prazo de 48 horas, a autorização para recuperar a prova. Decorrido o prazo sem qualquer requerimento, será atribuída nota zero. Se a justificativa for julgada procedente pelo Departamento, o(a) aluno(a) fica automaticamente convocado(a) a fazer a prova P3. Neste caso, será atribuída à prova(s) perdida(s) a mesma nota obtida em P3. A nota final é calculada como a média aritmética simples das duas maiores notas obtidas nas três provas.

3. BIBLIOGRAFIA

Livro-texto:

[2] John L. Hennessy and David A. Patterson, "Computer Architecture: A Quantitative Approach", 2^nd edition, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, California, 1996. (ISBN 1-55860-372-7)

Leitura complementar:

[1] David A. Patterson and John L. Hennessy, "Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface", 2^nd edition, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, California, USA, 1998. (ISBN 1-55860-491-X)

8. OBSERVAÇÕES:

Data das provas: Ficam designadas as provas para as seguintes datas e horários:

P1: Terça-feira, dia 05-10-99, das 10h10 às11h50

P2: Terça-feira, dia 07-12-99, das 10h10 às11h50

P3: Terça-feira, dia 14-12-99, das 10h10 às11h50