Многоядерные процессоры

Курс посвящен обзору состояния дел в области многоядерных процессоров. Представлены основные многоядерные процессоры и архитектуры, разработанные на конец 2009 года, кратко рассмотрены основные приемы программирования многоядерных систем. Материал курса составлен на основе статей и отчетов ряда экспертов, работах исследовательских групп, технических материалов и анонсов компаний-производителей. Описаны процессоры для широкого спектра систем и приложений — от микромощных встраиваемых систем до серверных приложений.
Для всех
Записаться
Объём
36 час.
Длительность
30 дней
Нагрузка
6 час.
Формат обучения
Дистанционно (самостоятельно)
Описание Этот курс дает комплексное представление о развитии многоядерных процессоров и архитектур. Изучаются мультиядерные процессоры ARM-архитектуры, MIPS-совместимые ядра, мультипроцессор Cell, а также решения от Intel и AMD. В материалах кратко рассматриваются основные приемы и технологии программирования многоядерных систем. Материал будет полезен разработчикам аппаратного и программного обеспечения, а также инженерам высокопроизводительных систем.
Цели
  • Сформировать понимание архитектуры современных многоядерных процессоров.
  • Раскрыть особенности процессоров для встраиваемых и серверных приложений.
  • Подготовить к использованию приемов программирования многоядерных систем.
Чему я научусь?
  • Классифицировать современные многоядерные системы и приложения.
  • Анализировать сравнительные характеристики высокопроизводительных процессоров.
  • Выбирать оптимальные средства программирования для многоядерных архитектур.

Авторы

Калачев Александр Викторович
Кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры вычислительной техники и электроники Алтайского государственного университета.
Чему я научусь?
  • Классифицировать современные многоядерные системы и приложения.
  • Анализировать сравнительные характеристики высокопроизводительных процессоров.
  • Выбирать оптимальные средства программирования для многоядерных архитектур.

Учебный план

№ Занятия
Экзамен экстерном Внимание! Экзамен экстерном не обязательный для сдачи. При желании вы можете его пройти, если хотите подтвердить свои знания по данному курсу без его изучения или поверить свои знания по нему. Экзамен экстерном можно сдать только один раз.
1 Предпосылки, вызовы, модели мира современных высокопроизводительных вычислений Лекция посвящена основным проблемам развития средств вычислительной техники и причинам, обусловливающим современный подход к построению микропроцессорных... Лекция посвящена основным проблемам развития средств вычислительной техники и причинам, обусловливающим современный подход к построению микропроцессорных систем. ещё
2 Классификация современных приложений и многоядерных систем Дается приблизительное разбиение приложений на классы/кластеры в соответствии с их требованиями. Обсуждаются вопросы и подходы к... Дается приблизительное разбиение приложений на классы/кластеры в соответствии с их требованиями. Обсуждаются вопросы и подходы к классификации многоядерных процессоров. ещё
Классификация современных приложений и многоядерных систем тест для курса Многоядерные процессоры 35 мин
3 Высокопроизводительные многоядерные процессоры для встраиваемых приложений В лекции рассмотрены многоядерные процессоры компаний Tilera (Tile64/64Pro, Tile-Gx) и ClearSpeed (CSX700). Данные процессоры являются одними... В лекции рассмотрены многоядерные процессоры компаний Tilera (Tile64/64Pro, Tile-Gx) и ClearSpeed (CSX700). Данные процессоры являются одними из интересных представителей многоядерных процессоров, имеют мощные средства разработки и отладки приложений. ещё
4 Многоядерные процессоры с низким энергопотреблением Лекция посвящена двум интересным разработкам, нацеленным на минимизацию энергопотребления процессора при сохранении высокой производительности. Демонстрируются два... Лекция посвящена двум интересным разработкам, нацеленным на минимизацию энергопотребления процессора при сохранении высокой производительности. Демонстрируются два различных подхода к управлению производительностью и энергопотреблением: с одной стороны — локальное управление тактовой частотой и напряжением питания ядра, с другой самосинхронная схемотехника с полным отключением ядер во время простоя или ожидания данных. ещё
Многоядерные процессоры с низким энергопотреблением тест для курса Многоядерные процессоры 40 мин
5 Графический процессор G80 В лекции рассмотрены архитектурные особенности графического процессора G80.
6 Проект Larrabee Данная лекция посвящена одному из проектов фирмы Intel — многоядерному процессору Larrabee. Процессор позиционируется как многофункциональный... Данная лекция посвящена одному из проектов фирмы Intel — многоядерному процессору Larrabee. Процессор позиционируется как многофункциональный графический сопроцессор, ориентированный на архитектуру х86. ещё
Проект Larrabee тест для курса Многоядерные процессоры 30 мин
7 Проект ATAC Лекция знакомит с альтернативной технологией построения многоядерных систем на кристалле — ATAC. Архитектура ATAC основывается на... Лекция знакомит с альтернативной технологией построения многоядерных систем на кристалле — ATAC. Архитектура ATAC основывается на ячеистом принципе построения многоядерных процессоров, с тем отличием, что ячейками в данном случае выступают кластеры, которые состоят из нескольких вычислительных ядер, объединенных накристалльной сетью. Ячейки объединяются широковещательной оптической шиной. Интересным моментом является интеграция оптоэлектронных модулей и оптических каналов в рамках КМОП-технологии. Предусматривается возможность масштабирования количества ядер до нескольких тысяч. ещё
Проект ATAC тест для курса Многоядерные процессоры 30 мин
8 Мультиядерные процессоры ARM-архитектуры Лекция посвящена обзору мультиядерных процессоров одной из наиболее популярных на сегодняшний день архитектур — ARM. Мультиядерные... Лекция посвящена обзору мультиядерных процессоров одной из наиболее популярных на сегодняшний день архитектур — ARM. Мультиядерные процессоры данной архитектуры сочетают в себе масштабируемость производительности, низкое энергопотребление, эффективную систему команд и широкий спектр поддерживающих технологий и продуктов. Все эти качества делают их перспективной базой для высокопроизводительных мобильных устройств. ещё
9 Мультиядерные процессоры на базе MIPS-совместимых ядер Лекция посвящена обзору мультиядерных процессоров на основе MIPS и совместимых с ними ядер. Мультиядерные процессоры данной... Лекция посвящена обзору мультиядерных процессоров на основе MIPS и совместимых с ними ядер. Мультиядерные процессоры данной архитектуры помимо достаточно высокой энергоэффективности и высокой производи­тельности добавляют аппаратную поддержку нескольких потоков. ещё
Мультиядерные процессоры на базе MIPS-совместимых ядер тест для курса Многоядерные процессоры 30 мин
10 Мультипроцессор Cell В лекции описывается один из самых известных мультиядерных процессоров — мультипроцессор Cell. Основные области применения процессора... В лекции описывается один из самых известных мультиядерных процессоров — мультипроцессор Cell. Основные области применения процессора на сегодняшний день — мультимедийные центры, игровые консоли. ещё
11 Процессоры AMD Данная лекция посвящена процессорам одного из крупнейших игроков рынка процессоров — фирмы AMD. Особое внимание уделено... Данная лекция посвящена процессорам одного из крупнейших игроков рынка процессоров — фирмы AMD. Особое внимание уделено четырех- и шестиядерным решениям AMD. Дается также краткая история и систематизация многообразия процессорных ядер и микроархитектур процессоров. ещё
12 Процессоры архитектуры SPARC "Лекция посвящена одному из самых ""молодых"" процессоров SPARC-архитектуры — UltraSPARC T2. Процессоры SPARC практически с момента... "Лекция посвящена одному из самых ""молодых"" процессоров SPARC-архитектуры — UltraSPARC T2. Процессоры SPARC практически с момента появления данной архитектуры были нацелены на аппаратную поддержку нескольких потоков. На данный момент они позиционируются как ""сервер на кристалле"", интегрируют не только контроллеры памяти, но и сетевые интерфейсы и криптографические модули. Процессоры SPARC и в настоящее время лидируют по количеству одновременно поддерживаемых потоков одним ядром." ещё
13 Процессоры Intel В лекции рассматриваются особенности одной из новых архитектур многоядерных процессоров фирмы Intel — архитектуры Nehalem. Данная... В лекции рассматриваются особенности одной из новых архитектур многоядерных процессоров фирмы Intel — архитектуры Nehalem. Данная архитектура включает в себя ряд усовершенствований по сравнению с предыдущими архитектурами, устранен ряд узких мест. ещё
14 Состояние отечественных разработок в области высокопроизводительных вычислений Лекция посвящена обзору состояния работ в области многоядерных процессоров, выполняемых в России.
Состояние отечественных разработок в области высокопроизводительных вычислений тест для курса Многоядерные процессоры 50 мин
15 Сравнительные характеристики процессоров Приводится сравнение характеристик процессоров по показателям: разрядность, производительность, потребляемая мощность, размеры, классы задач, на которые рассчитаны,... Приводится сравнение характеристик процессоров по показателям: разрядность, производительность, потребляемая мощность, размеры, классы задач, на которые рассчитаны, стоимость. Приводится также примерная классификация рассмотренных выше процессоров. ещё
16 Приемы и технологии программирования многоядерных процессоров В лекции дается краткая характеристика проблем, возникающих при параллельном программировании и при программировании многоядерных процессоров, в... В лекции дается краткая характеристика проблем, возникающих при параллельном программировании и при программировании многоядерных процессоров, в частности. Кратко описаны основные модели программирования многоядерных процессоров, лежащие в основе различных инструментов разработки и управлении процессорными ядрами в операционных системах. ещё
17 Средства программирования многоядерных процессоров В лекции приводится краткое описание специализированных библиотек и расширений языков программирования.
Средства программирования многоядерных процессоров тест для курса Многоядерные процессоры 35 мин
18 Общий глоссарий
19 Список сокращений
Тренировочный экзамен Внимание! Тренировочный экзамен экстерном не обязательный для сдачи. При желании вы можете его пройти, если хотите проверить свои знания курса перед сдачей экзамена. Тренировочный экзамен можно сдавать сколько угодно один раз.
Экзамен
^