Архитектура вычислительных ядер современных микропроцессоров

1

I

Вычислительная логика

Целочисленная арифметика

Аппаратная реализация стандартных вычислительных элементов целочисленной арифметики.

2

2

Вещественная арифметика

Аппаратная реализация стандартных вычислительных элементов вещественной арифметики (сумматор, умножитель, делитель).

2

3

II

Конвейерная организация современных суперскалярных микропроцессоров

Скалярные микропроцессоры

Конвейер скалярных микропроцессоров на примере MIPS. Архитектура набора команд MIPS, типы команд. Предпосылки конвейерной организации процессора. Стадии конвейера MIPS. Типы коллизий на конвейере микропроцессора. Простые методы решения коллизий. Простые методы усовершенствования конвейера  суперскалярного процессора.

6

4

Суперскалярные микропроцессоры

Принципы организации суперскалярных процессоров. Предпосылки создания, эффективность. Сложные методы разрешения конфликтов. Scoreboarding. Алгоритм Томасуло. Reservation Station. Переименование регистров.

6

5

Переходы и прерывания.

Типы особых ситуаций: переходы и прерывания. Обработка переходов в скалярных и суперскалярных процессорах. Предсказание переходов. Различные подходы к предсказанию переходов.
Типы прерываний. Обработка прерываний.

4

6

Мультитрединг

Мультитрединг. Различные виды многопоточного выполнения команд. Принципы планирования команд в многопоточных конвейерах. Накладные расходы при многопоточном исполнении команд.

2

7

III

Аппаратная поддержка технологии EPIC архитектуры Intel Itanium

Введение в архитектуру Intel Itanium

ILP. Отличия EPIC от VLIW. Принципы построения и особенности вычислительных ресурсов архитектуры Intel Itanium. Дешифрация команд. Инструкционные группы и зависимости между командами.

2

8

Спекулятивное исполнение команд

Control Speculation. Команды Control Speculative Load и Speculation Check. Использование битов NaT.
Data Speculation. Команды Advanced Load и Check Load. Использование структуры ALAT.
Совмещение Control Speculation и Data Speculation. Минимизация проверочного кода.

4

9

Предикаты

Операции с предикатами. Параллельное вычисление составных условий. Применение If-Conversion. Использование предикатов для перемещения кода (Upward и Downward Code Motion). Проблема несбалансированных путей исполнения кода.

2

10

IV

Векторизация вычислений

Векторные расширения набора команд

Векторизация вычислений. Предпосылки расширения набора команд. Расширения набора команд SSE. Расширение набора команд AVX.

2

11

Векторные процессоры

Предпосылки создания векторных процессоров. Преимущества векторного набора команд. Цепочки векторных команд. Модели памяти для векторных процессоров.

2