آموزش معماری کامپیوتر با رویکرد حل مساله – پیشرفته
با توجه به پیشرفت معماری سیستم های کامپیوتری و پدیدار شدن کامپیوترهای مدرن در عصر حاضر، همچنین افزایش سرعت پردازنده ها و ظرفیت DRAM در هر سال و پیشرفت الگوریتم ها در حوزه های مختلف و قابلیت موازی سازی برنامه ها در ساختارهای برنامه نویسی (به خصوص زبان های برنامه نویسی کند از نظر ترجمه) لازم است که مواردی مانند استفاده از چندین ساختار پردازنده در یک سیستم عملیاتی با توپولوژی های (Topologies) مختلف، مورد بررسی قرار گیرد. موضوع دیگر، چگونگی استفاده از موازات و خط لوله در پردازنده ها که به نوعی، فناوری پردازنده های جدید را به طور کامل در اختیار برنامه های ما قرار می دهد و باعث تسریع در اجرای کدها می شود. بحث بعدی، استفاده بهینه از حافظه و همچنین ایجاد موازنه بین پهنای باند حافظه و پردازنده های مختلف، برای کاهش تاخیر زیاد در حافظه اصلی و جبران فاصله سرعت بین حافظه اصلی و حافظه نهان و پردازنده که از تکنیک برگ برگ سازی حافظه استفاده می شود، است.
- درس یکم: مقدمات موازات
- روند توسعه ماشین ها – قانون آمدال (Amdahl)
- طبقه بندی Flynn
- محاسبه کارایی (MIPS ,CPI)
- درس دوم: شبکه های ارتباطی
- بررسی محدودیت های موازات (شرایط Bernstein)
- بررسی وابستگی های داده و منابع
- موازات سخت افزاری و نرم افزاری
- زمان بندی و تقسیم کردن برنامه
- شبکه ها
- شبکه های اتصالی ایستا (آرایه خطی، درخت)
- مسیریابی در شبکه های ایستا
- شبکه های اتصالی دینامیک
- مسیریابی در شبکه های دینامیک
- درس سوم: کارایی مقیاس پذیر
- اندازه گیری کارایی − واحدهای کارایی
- درجه موازات
- میانگین کارایی
- بازدهی و بهره وری کارایی
- قوانین افزایش سرعت کارایی
- قانون آمدال برای بار کاری ثابت
- قانون گوستافسون برای مسائل مقیاس پذیر
- افزایش سرعت با محدودیت حافظه
- ویژگی های سیستم مقیاس پذیر
- سیر تکامل کامپیوترهای مقیاس پذیر
- درس چهارم: پایپ لاین (خط لوله)
- خط لوله خطی
- مدل های سنکرون (Synchronous) و آسنکرون
- تسریع
- تعداد قطعات بهینه خط لوله
- خط لوله غیرخطی
- تاخیر و رزرواسیون
- زمان بندی بدون برخورد − ماتریس برخورد
- خط لوله دستورالعمل
- مخاطرات در خط لوله
- خط لوله محاسباتی
- سوپر پایپ لاین
- درس پنجم: حافظه
- سلسله مراتب حافظه
- حافظه های برگ برگ
- سازمان حافظه نهان
- بررسی کارایی در حافظه نهان
- روش های بهینه سازی عملکرد حافظه نهان
- حافظه مجازی قطعه بندی شده
منبع:
فرادرس