Számítógép-architektúrák II. (GINFBAN-SZAMARC2-1)
Alapadatok
Oktatók
Tantárgy célja
A tantárgy célja a számítási teljesítmény növelése lehetőségeinek és korlátainak ismertetése a számítógép-architektúrák szintjén, az IA32/x86-64 architektúrától eltérő mikroprocesszokrok tulajdonságainak áttekintése, SIMD és a párhuzamosítás lehetőségei.
Elsajátítandó ismeretanyag
Előadás
A számítási teljesítmény növelése (ILP (pipeline, váróciklusok, függőségek típusai és kezelése)), gyorsítótárak típusai és működése, statikus és dinamikus elágazás-előrejelezés, sorrendtől eltérő végrehajtás, feltételezett végrehajtás. A disszipáció csökentése. Az operációs rendszerek megvalósításának HW támogatása, operációs-rendszer funkciók és SW megszakítások. ARM, AVR, TMS320C5000 ISA, IA32/x86-64 MMX, SSE. Speciális algoritmusok megvalósításának támogatása ISA-szinten (mátrixműveletek, jelfeldolgozás, adatátvitel). IA32/x86-64 MMX és SSE ISA megismerése, gyakorlása és egyszerűbb algoritmusok megvalósítása ISA szinten megfelelő eszközzel, elsősorban a következő vonatkozásokban: speciális aritmetikai lehetőségek, párhuzamos aritmetikai műveletvégzés, mátrix-műveletek.
Laboratórium
Ismétlés (A gépi utasítások működésének vizsgálata Visual Studio-val. Adatmozgatás, fixpontos aritmetika.Logikai műveletek, léptetés, forgatás, ciklusszervezés, FPU, IN, OUT, BCD, NOT, NEG, XLAT, sztringkezelő utasítások.) Vegyes feladatok (EBP, állapotregiszter, RDTSC, CPUID stb.). Gyakorló feladatok (Kódelemzés, folyamatábra. Szöveg kódolása. BCD/BIN/HEX konverzió. FP32 bitmezők kiírása, denormalizált szám. Álvéletlenszám-generátor, RDRAND utasítás. Vezérléstechnikai rendszer állapota. Véges állapotgépek szimulációja.) Fixpontos telítéses összeadás, kivonás. Két fixpontos vektor elemenkénti szorzata. Két fixpontos vektor elemei különbsége abszolút-értékének összege.FP32 lebegőpontos számokból álló vektorok skaláris szorzata. A CPUID utasítás, SIMD lehetőségek. MMX és az FPU, példa MMX utasításokra. Példa SSE utasításokra, vektorok elemenkénti szorzása. Két vektor Manhattan-távolsága. Négydimenziós FP32 vektorok skaláris szorzata.
Szakmai kompetenciák
Tudás
tudása - Ismeri az informatikai rendszerek hardver és szoftver elemeinek működését, megvalósításuk technológiáját, működtetéséből származó feladatok megoldásának mikéntjét, valamint informatikai és egyéb műszaki rendszerek összekapcsolásának lehetőségeit. - Ismeri az informatika és a mérnöki szakma szókincsét és kifejezési sajátosságait magyar és angol nyelven, legalább alapszinten.
Képesség
képességei - Tanulmányai során szerzett ismeretanyagát felhasználva képes beágyazott rendszereket specifikálni és megvalósítani. - Képes a megszerzett alapismeretekre építve egy-egy műszaki informatikai területen mélyebb ismeretek önálló megszerzésére, a szakirodalom feldolgozására, majd a területhez kapcsolódó informatikai problémák megoldására. - Együttműködik informatikusokkal és villamosmérnökökkel a csoportmunka során, és más szakterületek képviselőivel is az adott probléma követelményelemzésének és megoldásának kimunkálása során. - Folyamatosan képezi magát és lépést tart az informatikai szakma fejlődésével.
Attitűd
- Hitelesen képviseli a mérnöki és informatikai szakterületek szakmai alapelveit. - A saját munkaterületén túl a teljes műszaki rendszer átlátására törekszik. - Törekszik a hatékony és minőségi munkavégzésre.
Autonómia és felelősség
- Felelősséget érez az önálló és csoportban végzett informatikai rendszerelemzői, -fejlesztői és -üzemeltetési tevékenységéért. - Feltárja az alkalmazott technológiák hiányosságait, a folyamatok kockázatait és kezdeményezi az ezeket csökkentő intézkedések megtételét.
További szakmai kompetenciák
- digitális technológia hatékony alkalmazása, tanulási célok elérését szolgáló digitális megoldások ismerete
Számonkérés és értékelés
Félévközi követelmények
Pontszerző dolgozatok az előadás és a gyakorlat anyagából. Ezekkel 100 pont szerezhető. A gyakorlati jegy megállapítása a TVSz alapján történik.
Vizsgakövetelmények
A gyakorlati jegy megállapítása a TVSz alapján történik.
Generatív MI használata
Nincs megadva
Irodalom
Kötelező irodalom
A. S. Tanenbaum: Számítógép-architektúrák, Panem, ISBN:9789635454570, 2006[ Koszna Ferenc: Assembly nyelvű programozás Visual Studio alatt. Jegyzet. Kecskemét, 2021. ISBN 978-615-5817-67-0
Ajánlott irodalom
Tanenbaum, Austin: Structured Computer Organization 6th Edition, ISBN-13: 978-0132916523, Pearson, 2013. Hennessy, Patterson: Computer Architecture 6th Edition, ISBN: 9780128119051, Morgan Kaufmann, 2017.