Das Frühjahrssemester 2021 findet bis auf Weiteres online statt. Ausnahmen: Veranstaltungen, die nur mit Präsenz vor Ort durchführbar sind. Bitte beachten Sie die Informationen der Dozierenden.

252-0028-00L  Design of Digital Circuits

SemesterFrühjahrssemester 2019
DozierendeO. Mutlu, F. K. Gürkaynak
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheDeutsch


KurzbeschreibungDiese Lehrveranstaltung ist eine erste Einführung in das Design digitaler Schaltungen und die Computerarchitektur. Sie deckt die technischen Grundlagen wie eine Computerplattform von Grund auf entworfen wird ab. Sie stellt verschiedene Ausführungsparadigmen, Hardwarebeschreibungssprachen und Prinzipien im digitalen Design und der Computerarchitektur vor.
LernzielDiese Lehrveranstaltung ist eine erste Annäherung an die Computerarchitektur. Die Studenten lernen das Design digitaler Schaltkreise, um:
- die Grundlagen,
- die (Design-)Prinzipien,
- und die Präzedenzfälle (in der Computerarchitektur) zu verstehen.
Auf der Grundlage dieses Verständnisses wird von den Studierenden erwartet, dass sie:
- lernen wie ein moderner Computer intern von Grund auf funktioniert,
- die Kompromisse verschiedener Designs und Ideen bewerten können,
- ein fundiertes Design (eines einfachen Mikroprozessors) implementieren können,
- immer komplexere Systeme systematisch austesten können,
- hoffentlich darauf vorbereitet sind, neuartige Out-of-the-Box-Designs zu entwickeln.
Der Fokus liegt auf Grundlagen, Prinzipien, Präzedenzfällen und deren Verwendung um gute Designs zu erstellen/umzusetzen.
InhaltDie Lehrveranstaltung besteht aus den folgenden Hauptblöcken:
- Digital Logic Design: Kombinationslogik, sequentielle Logik, Hardwarebeschreibungssprachen, FPGAs.
- Von Neumann Modell: ISA, Mikroarchitektur, Mikroprogrammierung.
- Prozessor Entwurfsmethoden: Pipelining, Out-of-Order-Ausführung, Verzweigungsvorhersage.
- Verarbeitungs-Paradigmen: Out-of-Order-Ausführung, Datenfluss, VLIW, SIMD-Prozessoren, GPUs, systolische Arrays, Multithreading.
- Speichersystem: Speicherorganisation, Speichertechnologien, Speicherhierarchie, Caches, virtueller Speicher.
SkriptAlle Unterlagen (inklusive Vorlesungsfolien) werden auf der Website der Lehrveranstaltung zur Verfügung gestellt:
http://safari.ethz.ch/digitaltechnik/
Die Videoaufzeichnung der Vorlesung werden voraussichtlich nach der Vorlesung bereitgestellt.
LiteraturDie offiziellen Lehrbücher dieser Lehrveranstaltung sind “Introduction to Computing Systems” von Patt und Patel, und “Digital Design and Computer Architecture” von Harris und Harris.
In jeder Vorlesung werden wir die Pflichtlektüre bereitstellen. Diese wird hauptsächlich aus zwei Lehrbüchern und wichtigen Artikeln bestehen, die für das Verständnis aktueller Computerarchitekturen essentiell sind.