Computerarchitecturen (B-KUL-H05D5A)

3 studiepuntenNederlands2 urenTweede semester
POC Elektrotechniek

Deze cursus geeft de student een gedetailleerd inzicht in de architectuur en organisatie van moderne computer systemen. Na het volgen ven deze cursus kunnen de studenten:

  • Het verschil tussen commercieel beschikbare computer systemen verklaren en de meest geschikte architectuur kiezen voor een gegeven toepassing
  • Hun kennis van de hardware gebruiken om de uitvoering van computer toepassingen te optimiseren en hun kennis van de toepassing om de onderliggende hardware te optimiseren
  • Kritisch de huidige trade-offs bespreken van computer archituren, deze met concrete voorbeelden toelichten en nieuwe ontwikkelingen en trends begrijpen in het domein van de computerarchitecturen

het doel van de oefeningen is de theorie gedoceerd in de ex-cathedra sessies te begrijpen en toe te passen:

  • Analyseer en evalueer computerarchitecturen
  • Begrijp de interne werking van microprocessoren en computers
  • Ontwerp (eenvoudige) computerarchitecturen

Om deze cursus te kunnen volgen moet je een van beide bachelor cursussen met succes gevolgd hebben aan de KU Leuven:

  • Digitale elektronica en processoren (B-KUL-H01L1A)
  • Computerarchitectuur en systeemsoftware (B-KUL-H01P5A)

Indien je je bachelor studies aan een andere universiteit afgelegd hebt, moet je curssusen met succes gevolgd hebben die de volgende topics onderwezen hebben:

  • digital logic
  • gates, circuits and combinational logic (Boolean algebra, Karnaugh maps, tri-state logic,…)
  • sequential logic (flipflops, counters, state machines, ...)
  • computer arithmetic (number representations and arithmetics)
  • basis processor architectures (single cycle processor)


Dit opleidingsonderdeel is een voorwaarde voor het opnemen van volgende opleidingsonderdelen:
H03F6A : Industriële stage: Elektrotechniek / Industrial Internship: Electrical Engineering
H05H2A : Compute Platforms for AI and Embedded Processing
H05W9A : Bedrijfservaring: Elektrotechniek / Industrial Experience: Electrical Engineering
H05B9B : Advanced Platform Architectures and Mapping Methods for Embedded Applications (Niet meer aangeboden dit academiejaar)
H09L9A : P&D Electronics and Chip Design
H09M0A : P&D Information Systems and Signal Processing
H0E85A : Hardware Security
H0E91A : P&D ICT Security and Networks

Dit opleidingsonderdeel is identiek aan de volgende opleidingsonderdelen:
H05D3A : Computer Architectures

Onderwijsleeractiviteiten

2.41 sp. Computerarchitecturen (B-KUL-H05D5a)

2.41 studiepuntenNederlandsWerkvorm: Opdracht1 urenTweede semester
POC Elektrotechniek

Onderwerpen die aan bod komen zijn:

  • Processorprestaties verbeteren met geavanceerde geheugentechnieken
  • Processorprestaties verbeteren met geavanceerde parallellisatietechnieken
    • super scalaire verwerking
    • multi-treading en multi-core
    • GPU en applicatiespecifieke processors
  • Overwegingen bij het ontwerp van processoren op systeemniveau
    • Een overzicht van computerarchitecturen voor desktop-, server- en embedded computers

Studiekost: 1-10 euro (De informatie over studiekosten zoals hier opgenomen is indicatief en geeft enkel de prijs weer bij aankoop van nieuw materiaal. Er zijn mogelijk ook e- en tweedehandskopijen beschikbaar. Op LIMO kan je nagaan of het handboek beschikbaar is in de bibliotheek. Eventuele printkosten en optioneel studiemateriaal zijn niet in deze prijs vervat.)

Handouts of slides + (loosely followed) reference book:

 

Computer Architecture: A Quantitative Approach

John L. Hennessy, David A. Patterson

 

0.59 sp. Computerarchitecturen: opdracht (B-KUL-H05D6a)

0.59 studiepuntenNederlandsWerkvorm: Opdracht1 urenTweede semester
POC Elektrotechniek

3 werkzittingen ter illustratie van de theoretische elementen van de cursus, waarin een processor wordt ontworpen door de studenten. De resulterende code dient, samen met een kort verslag ingestuurd te worden ter evaluatie.

De vierde sessie leert praktisch aan hoe een computersysteem ontworpen wordt vanuit een marktgerichte specificatie van een toepassing.

Gebruik van de Chess/Checkers retargettable compiler van Target Compiler Technologies

Evaluatieactiviteiten

Evaluatie: Computerarchitecturen (B-KUL-H25D5a)

Type : Partiële of permanente evaluatie met examen tijdens de examenperiode
Evaluatievorm : Schriftelijk, Verslag
Vraagvormen : Open vragen
Leermateriaal : Rekenmachine, Geen


Het project, uitgevoerd in de eerste 3 werkzittingen, dient te worden ingediend en telt mee voor het examen.

Het examen in de examenperiode bestaat uit verschillende soorten vragen:

  • Aanpassen van een microprocessor, om de efficientie van gegeven code of toepassing te verhogen
  • Evalueren van de performantie van een gegeven processorsysteem
  • Gegeven een marketing beschrijving van een toepassing, gevraagd top level design. Van belang is de motivering van de keuzes
  • Bespreken van begrippen en concepted gezien in de les

Tijdens het examen zijn enkel niet-grafische rekenmachines toegelaten.

Het project kan niet hernomen worden in de zomer. De punten van het project in de eerste zittijd blijven hiervoor behouden.