456-0322/01 – Pokročilé architektury počítačů (PAP)
| Garantující katedra | Katedra informatiky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Karel Vlček, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Karel Vlček, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2003/2004 | Rok zrušení | 2009/2010 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Vytvoření aktuálního obrazu o architekturách mikroprocesorů a navazujících architekturách počítačů, získání schopností vyhodnocovat kvality činnosti počítače závislé na architekturách.
Absolvent získává přehled o současných a výhledových architekturách procesorů pro počítače určené ke všeobecnému použití a pro specializované procesory. Praktické výpočty efektivity zpracování jsou podporovány simulacemi modelů obvodů.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
Kurs "Pokročilé architektury počítačů" je v první části věnován přehledu architektur univerzálních procesorů a technik zpracování instrukcí používaných zejména v posledních deseti letech i s výhledem do blízké budoucnosti. Rozvoj
architektur směřuje zejména k procesorům s velkými pamětmi na čipu, které jsou využívány jednak pro uložení předzpracovaného programu, jednak pro přiblížení větších objemů dat k procesorové jednotce. Součástí nových trendů vývoje jsou
rovněž vektorové procesory, které nalézáme u výkonných superpočítačů. Závěr kursu je věnován technikám komprese a kódového zabezpečení i metodám kosinové a waveletové transformace a dalším metodám používaným při zpracování multimediálních dat.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Zpracování semestrálního projektu
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Architektura univerzálních mikroprocesorů
Zřetězené zpracování, skalární procesory
Superskalární procesory
Procesory s velmi dlouhým instrukčním slovem (VLIW)
Vektorové procesory
Procesory s podporou vláken
Multiskalární procesory
Počítačová grafika
Grafické akcelerátory
Hluboce zřetězené grafické akcelerátory
Vyspělá architektura rastrové grafiky
Kódování multimediálních dat
Standardy pro obraz a zvuk
Multimediální procesory
Exkurse na pracoviště televizního studia
Nezřetězené zpracování, zřetězené zpracování, uspořádání procesoru, doba
provedení operace, redukce počtu taktů procesoru, linky pro zřetězené
zpracování instrukcí.
Časové diagramy, konflikty na sběrnicích, typická implementace procesorů RISC,
aritmetická adresová jednotka, okénko zpoždění, zpožděné skoky.
Charakteristika superskalárního procesoru, řízení datových závislostí,
rezervační stanice se společnou sběrnicí, spekulativní zpracování instrukcí,
predikce skoků.
Plánování instrukcí kompilací, konverze podmíněných skoků pomocí predikce,
cyklické plánování, spekulativní načítání, generování kódu VLIW.
Zpracování vektorových instrukcí, popis vektorových operací, doba provádění,
hodnocení výkonnosti, organizace konvojů pro smyčky, práce s vektory.
Počet aktivních vláken, přepínání kontextu, účinnost procesoru, cena
implementace, víceúrovňový paralelismus a superskalární, resp. VLIW koncepce,
transputery
Zlepšování v oblasti toku instrukcí, toku dat přes registry a toku dat přes
paměť, procesory s pamětí stop - multiskalární procesory, výběr stopy podle
prediktoru stop
Principy 2D grafiky, bitová mapa, body, úsečky a polygony, oblouky,
kuželosečky, barevná hloubka, kvalita obrazu, 3D grafika, drátové modely,
textury, osvětlení
Práce s obrazovými atributy, texty, funkce správy paměti s nástrojem, s
ukazatelem, funkce poly-kreslení, organizace obrazové paměti, grafické adaptory
Výpočet barev a textur, Gouraudovo stínování, alfa míchání, filtrace textury,
technické prostředky pro výpočet barevných atributů (alfa, mlha, zrcadlení a
barva), míchání
Řetězené a paralelní procesory, distribuovaná a sdílená paměť obrazu,
rastrovací metody paralelizovaného obrazu, systolické procesory, kompozice
obrazu
Kódování zvuku, obrazu a obrazových sekvencí, víceprocesorové systémy SIMD a
SIGD, barevné systémy, gama korekce, ortogonální vzorkování, systém HDTV
Standardní a robustní kvantování, predikční kódování, DPCM, ztrátové a
bezztrátové kódování, JPEG, rámce I, P, a B a vektor pohybu MPEG 2, waveletová
transformace
Procesory rodiny Mpact x, CyberPro 50xx, multimediální systémy, zpracování
videa, audia, kompozitor obrazových vrstev, kompoziční DAC
Seznámení s praktickým provozem TV studia, elektronické střižny, transkodérem
obrazu a zvuku ze satelitu, odevzdání projektů, zápočet
Cvičení:
Cvičení navazuje na přednášky.
Laboratoře:
Cvičení navazuje na přednášky.
Projekty:
Vytvoření metodiky pro hodnocení kvality na příkladu případové studie architektur počítačů. Simulační úlohy klíčových částí projektu.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky