Привет, студент!
Данная статья – путеводитель по дисциплине «Архитектуры процессорных систем». Здесь ты найдёшь ссылки на всю информацию генерируемую в данном курсе: способы связи с преподавателями (включая анонимный), ссылку на облако, список лекций с конспектами, план лабораторных работ, используемую и дополнительную литературу, а в будущем – различные задания, популярные материалы и тому подобное.
В течение семестар информация будет обновляться и дополняться. Чтобы проще ориентироваться в новых, недавно созданных материалах, в самом начале этой статьи стоит обновляемый комментарий сообщающий дату последнего изменения и указание на то, что было добавлено, проще говоря — список обновлений. В дополнение к этому, ссылки на новые материалы будут дублироваться в телеграм-канале дисциплины archps2020 (для групп ПМ, ИВТ и ПИН) и archps20 (для групп ИБ, РТ, ИКТ и КТ).
Преподаватели АПС - в этой статье ты найдешь информацию о всех людях задействованных в организации проведения этой дисциплины, их контакты и расписание консультаций.
Любые комментарии, критика, жалобы, замечания, да все что угодно, что может как-то улучшить курс, или что не нравится в текущем положении вещей, обратная связь, в любой момент времени, анонимно — сюда !
Основным хранилищем учебных и методических материалов является ОБЛАКО . Постепенно количество материалов будет увеличиваться. На данный же момент в облаке находятся:
- Презентации лекций (отдельные папки для каждого потока)
- Методические материалы лабораторных работ
- Вся используемая литература (включая методички к лабораторным работам и дополнительную литературу)
- Установочные файлы системы автоматизированного проектирования Altera Quartus II 13.0sp1 (качаешь себе все файлы, запускаешь только QuartusSetupWeb-13.0.1.232.exe, остальное он сам подтянет), там же есть ссылка на скачивание с официального сайта, либо с torrent’ов
- Вопросы к экзамену для групп ПМ, ИВТ и ПИН
- Вопросы к экзамену для групп ИБ, РТ и ИКТ
- Вопросы к дифзачету для КТ
- позже будут добавлены примеры экзаменационных задач
Весь цикл лекций можно условно разделить на 5 основных модулей. На лекциях 1-2 разбираются основы, вводятся основные определения дисциплины и рассматриваются используемые инструменты. Лекции 3-5 посвящены вопросам цифровой схемотехники, рассматриваются способы построения различных функциональных блоков и узлов процессора. На лекциях 6-14 разбирается архитектура и микроархитектура процессора, а на примере архитектуры RISC-V реализуется три способа построения микроархитектуры, после чего сравниваются и обсуждаются способы повышения производительности. Лекции 16-20 посвящены процессорным системам, рассматриваются элементы систем в которые входит процессор и их совместное поведение. На лекциях 21-24 освещаются примеры современных архитектур процессорных систем обсуждаются метрики эффективности и производительности.
- Вводная
- Основные концепции и инструменты
- Цифровая арифметика. Арифметико-логическое устройство
- Операционные устройства
- Последовательностная логика. Память
- Архитектура RISC-V
- Программирование RISC-V
- Однотактный процессор
- Многотактный процессор. Устройство с микропрограммным управлением
- Конвейерный процессор
- Конфликты конвейера
- Методы повышения производительности
- Виды и классификация архитектур
- Подсистема прерываний
- Память
- Кэш-память
- Виртуальная память. Операционные системы
- Когерентность кэша. Синхронизация
- Шины
- Ввод/вывод
- Микроконтроллеры (на примере PIC и ARM)
- Системы общего назначения
- GPU и параллельные вычисления
- Эффективность и производительность
Весь цикл лекций можно условно разделить на 5 основных модулей. На лекциях 1-2 разбираются основы, вводятся основные определения дисциплины и рассматриваются используемые инструменты. Лекции 3-4 посвящены вопросам цифровой схемотехники, рассматриваются способы построения различных функциональных блоков и узлов процессора. На лекциях 5-11 разбирается архитектура и микроархитектура процессора, а на примере архитектуры RISC-V реализуется три способа построения микроархитектуры, после чего сравниваются и обсуждаются способы повышения производительности. Лекции 12-15 посвящены процессорным системам, то есть акцент на функциях, видах и эффективности элементов системы, в состав которой входит процессор. На заключительной лекции рассматриваются примеры современных архитектур процессорных систем, обсуждаются метрики эффективности и производительности.
- Вводная
- Основные концепции и инструменты
- Цифровая арифметика. Арифметико-логическое устройство
- Последовательностная логика. Память
- Архитектура RISC-V
- Программирование RISC-V
- Однотактный процессор
- Многотактный процессор. Устройство с микропрограммным управлением
- Конвейерный процессор и методы повышения производительности
- Виды и классификация архитектур
- Подсистема прерываний
- Память
- Кэш. Виртуальная память
- Шины
- Ввод\вывод
- Микроконтроллеры (на примере PIC и ARM). Системы общего назначения
Дэвид М. Харрис и Сара Л. Харрис. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера Потрясающая книга, являющаяся более доступным вариантом изложения и иллюстрации книги Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем, Паттерсона и Хеннесси. На примере архитектуры MIPS рассказывается как построить процессор начиная с вопросов работы транзистора. Эту книгу на чистом энтузиазме перевели на русский язык группа ученых и инженеров из стран бывшего СССР с подачи Юрия Панчула . Вдобавок, ее электронный вариант распространяется бесплатно и абсолютно легально. Обязательна к ознакомлению каждому! Гораздо удобнее использовать печатный вариант, на этот случай ее можно приобрести тут . Электронный вариант доступен в облаке.
––
**Дэвид М. Харрис и Сара Л. Харрис. ** Цифровая схемотехника и архитектура компьютера. Дополнение по архитектуре ARM Как и следует из названия, эта книга дополняет предыдущую описанием отличий архитектуры ARM от MIPS, из первой книги. Книга состоит из глав, посвященных архитектуре процессоров ARM, их микроархитектуре, описанию подсистемы памяти и системы ввода-вывода. Также в приложении приведена система команд ARM. Почему такое пристальное внимание этой архитектуре? Потому что это одна из самых массово используемых архитектур в мире. Например, 98% всех мобильных телефонов работают на процессорах с архитектурой ARM. Книги в облаке нет, но ее можно приобрести тут .
––
Д. Паттерсон и Дж. Хеннесси. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем Отцы архитектуры RISC делятся накополенным опытом. Не только рассказывают, как процессоры работают, но и как их построить, прививают принципы проектирования, красиво указывают на заблуждения, дают хитрые задания, да и вообще книга богата полезной информацией. Нетленка. Не зря на лицевой стороне книги написано классика computer science. Заканчивается книга разбором многоядерных, многопроцессорных параллельных систем. В облаке книга есть для использования исключительно в образовательных целях, а если решишь поставить к себе на полку, то придется подождать когда она вновь поступит в продажу или поискать на полках магазинов.
––
Д. Паттерсон и Дж. Хеннесси. Архитектура компьютера. Количественный подход Дополнение к предыдущей книге, вся суть которой передана в названии. Рассматривается эффективность современных вычислительных машин в численном эквиваленте. Что и как влияет на производительность вычислительных систем и какие существуют зависимости. Уделяется большое внимание построению иерархии памяти и анализу результатов, исследуется параллелизм исполнения команд. В некотором смысле это библия анализа вычислительных систем. Рекомендуется к прочтению после прослушивания курса Арихтектуры процессорных систем. В облаке лежит часть книги для ознакомления, а ее физическая копия хорошо дополнит домашнюю библиотеку computer science.
––
С.А. Орлов и Б.Я. Цилькер. Организация ЭВМ и систем Фундаментальный курс по архитектуре и структуре современных копьютерных систем, написанный двумя опытными профессорами из питерских вузов. Книга написана излишне сухо, в советской манере, порой с излишним формализмом даже там, где этого можно было избежать. Однако, книга изобилует большим объемом полезной информации, богатым списком источников, в основном зарубежных. Рекомендуется использовать ее как дополнительное справочное пособие. В ней можно найти много оригинальной информации, не содержащейся в другой отечественной печатной продукции. В облаке лежит электронная копия для ознакомления исключительно в образовательных целях. Купить книжку можно здесь .
––
Д.Н. Беклемишев, А.Н. Орлов, А.Л. Переверзев, М.Г. Попов, А.В. Горячев, А.И.Кононова. Микропроцессорные средства и системы. Курс лекций Курс лекций, читавшийся несколько лет назад. На данный момент книга является актуальной, но дисциплина организована несколько иначе. Из достоинств можно выделить хорошую организацию написанного материала, представленного в виде одинаковых порций разбитых на тематические лекции. Книга доступна в облаке и в университетской библиотеке. Отдельно стоит отметить, что часть читаемого на лекциях материала представлена только в этом издании.
––
Э. Таненбаум и Т. Остин. Архитектура компьютера Очень хорошая книга для изучения компьютерной архитектуры от всемирно известного специалиста в области информационных технологий, писателя и преподавателя, выходящая уже в шестом издании и посвящена структурной организации компьютера. В качестве примеров архитектур рассматриваются Intel Core i7, Texas Instrument OMAP4430 и Atmel ATmega168. Книга рассчитана на широкий круг читателей, так что можешь читать ее без опасения что что-то не поймешь, хотя не все с этим согласятся, некоторым книга не заходит. Чувствуется влияние того, что автор чаще взаимодействует с цифровой аппаратурой в роли программиста, а не разработчика. Вероятно это поможет в освоении материала обучающимся на соответствующих специальностях. Для ознакомления в образовательных целях книга доступна в облаке, а купить ее можно тут .
––
Чарльз Петцольд. Код. Тайный язык информатики Книга для тех, кому плохо пошел материал. Очень, очень классно рассказывается что такое цифровые устройства, как это работает и зачем это все нужно. На примере фонариков, азбуки Морзе, шрифта Брайля и штрих-кодов автор знакомит нас с основами кодирования информации. Из лампочек и батареек сначала собираются разные вроде бы пустяковые устройства, которые позже превращаются в полноценный компьютер. Отличная популярная литература. Если ты знаешь человека, которому с трудом дается понимание цифровой техники, то ты просто обязан порекомендовать ему эту книгу. В образовательных целях можно ознакомиться с ней в облаке. Почитать восхищенный отзыв о книге и ее содержании можно тут . А дождаться, когда она начнет снова продаваться можно тут . Либо поискать в магазинах.
––
Митио Сибуя и Такаси Тонаги. Центральный процессор. Образовательная манга
Самый лайтовый вариант усвоения основных концепций изучаемой дисциплины. Про архитектуру процессора в виде комикса манги комикса. По сюжету девушка Каиураги Дюми, чемпион по японским шахматам сёги, встречает незнакомца, который предлагает ей сыграть с компьютером. Конечно же она сливает партию. И понеслось. Слово за слово и вот он уже рассказывает ей, как работает обыгравший ее компьютер. Не понять просто невозможно. А прочитав эту мангу любая книга сверху станет понятна обсалютно любому читателю. К сожалению, в облаке манга не доступна. Но она продается как в электронном, так и в печатном виде.