252-0028-00L Digital Design and Computer Architecture
| Semester | Frühjahrssemester 2022 |
| Dozierende | O. Mutlu, F. K. Gürkaynak |
| Periodizität | jährlich wiederkehrende Veranstaltung |
| Lehrsprache | Englisch |
Lehrveranstaltungen
| Nummer | Titel | Umfang | Dozierende | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 252-0028-00 V | Digital Design and Computer Architecture Findet im HG F 7 mit Videoübertragung ins HG F 5 statt. | 4 Std. |
| O. Mutlu, F. K. Gürkaynak | ||||||||||||
| 252-0028-00 U | Digital Design and Computer Architecture | 2 Std. | O. Mutlu, F. K. Gürkaynak |
Katalogdaten
| Kurzbeschreibung | Diese 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. |
| Lernziel | Diese 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. |
| Inhalt | Die Lehrveranstaltung besteht aus den folgenden Hauptblöcken: - Aktuelle Hauptthemen der Computerarchitektur: Prinzipien, Mysterien, motivierende Fallstudien und Beispiele. - Digital Logic Design: Kombinationslogik, sequentielle Logik, Hardwarebeschreibungssprachen, FPGAs, Timing und Verifikation. - Grundlagen der Computerarchitektur: Von Neumann-Computermodell, Befehlssatzarchitektur, Assembly-Programmierung, Mikroarchitektur, Mikroprogrammierung. - Grundlagen des Prozessordesigns: Pipelining, Out-of-Order-Ausführung, Verzweigungsvorhersage. - Verarbeitungs-Paradigmen: Out-of-Order-Ausführung, Datenfluss, superskalare Ausführung, Decoupled Access/Execute, VLIW, SIMD-Prozessoren, GPUs, systolische Arrays, Multithreading. - Speichersystem: Speicherorganisation, Speichertechnologien, Speicherhierarchie, Caches, Prefetching, virtueller Speicher. |
| Skript | Alle Unterlagen (inklusive Vorlesungsfolien) werden auf der Website der Lehrveranstaltung zur Verfügung gestellt: http://safari.ethz.ch/digitaltechnik/ Die Videoaufzeichnung der Vorlesung wird voraussichtlich bereitgestellt. Es kann dabei zu Verzögerungen kommen. |
| Literatur | Die offiziellen Lehrbücher dieser Lehrveranstaltung sind “Introduction to Computing Systems” von Patt und Patel, und “Digital Design and Computer Architecture” von Harris und Harris. Da dieser Kurs auf dem neuesten Stand ist, gibt es kein Lehrbuch das alle Themen abdeckt. Deswegen werden wir die Pflichtlektüre und die empfohlene Literatur für jede Vorlesung bereitstellen. Diese besteht hauptsächlich aus zwei Lehrbüchern und wichtigen Artikeln, die für das Verständnis aktueller Computerarchitekturen essentiell sind. |
Leistungskontrolle
| Information zur Leistungskontrolle (gültig bis die Lerneinheit neu gelesen wird) | |
Leistungskontrolle als Semesterkurs | |
| Im Prüfungsblock für | Bachelor-Studiengang Informatik 2016; Ausgabe 07.11.2024 (Basisprüfungsblock 2) |
| ECTS Kreditpunkte | 7 KP |
| Prüfende | O. Mutlu, F. K. Gürkaynak |
| Form | Sessionsprüfung |
| Prüfungssprache | Englisch |
| Repetition | Die Leistungskontrolle wird in jeder Session angeboten. Die Repetition ist ohne erneute Belegung der Lerneinheit möglich. |
| Prüfungsmodus | schriftlich 180 Minuten |
| Zusatzinformation zum Prüfungsmodus | Eine Abschlussprüfung, insgesamt 180 Minuten (70%) Übungen (obligatorische kontinuierliche Leistungsbeurteilung) mit Vor-Ort-Beurteilung und Abgabe von Berichten (30%). Die Nichtbeteiligung in einer Übung ergibt die Note 1 (bzw. Null Punkte) in jener Übung. Hausaufgaben zur Unterstützung des Lernens und der Prüfungsvorbereitung (0%). One final exam of 180 min (70%). Lab assignments (compulsory continuous performance assessments) with meeting-based assessment and submission of lab reports (30%). Not participating in a lab assignment incurs grade 1 (or zero points) in that lab assignment. Homeworks to aid learning and exam preparation (0%). |
| Hilfsmittel schriftlich | No books, papers, computers, phones, calculators, or other electronic devices are allowed. Maximum 6 A4 hand-written pages (i.e., 3 double-sided A4 sheets or 6 one-sided A4 sheets) with notes are allowed. Bücher, Publikationen, Computer, Mobiltelefone, Taschenrechner oder andere elektronische Geräte sind nicht erlaubt. Maximal sechs A4 Seiten mit handschriftlichen Notizen sind erlaubt (d.h. drei beidseitig beschriftete A4 Seiten, oder sechs einseitig beschriftete A4 Seiten). |
| Falls die Lerneinheit innerhalb eines Prüfungsblockes geprüft wird, werden die Kreditpunkte für den gesamten bestandenen Block erteilt. Diese Angaben können noch zu Semesterbeginn aktualisiert werden; verbindlich sind die Angaben auf dem Prüfungsplan. | |
Lernmaterialien
| Hauptlink | Course website |
| Es werden nur die öffentlichen Lernmaterialien aufgeführt. | |
Gruppen
| Keine Informationen zu Gruppen vorhanden. |
Einschränkungen
| Keine zusätzlichen Belegungseinschränkungen vorhanden. |
Angeboten in
| Studiengang | Bereich | Typ | |
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| Informatik Bachelor | Basisprüfungsblock 2 | O |  |