Lehenengo mailako Konputagailuen Egitura ikasgaian von Neumann ereduko konputagailuen oinarrizko egitura aztertu dugu. Hortik abiatuta, ikasgai honetan konputagailuen prozesatze-abiadura hobetzeko dauden teknika nagusiak azalduko ditugu.

Aurreneko zatian, datuak/aginduak azkarrago eskuratzeko erabiltzen den memoria, Cache memoria, aztertuko dugu: egitura, erabilera eta errendimendua. Bigarrenean, prozesadoreen arkitektura segmentatua analizatuko dugu, hala hardwarea (aginduen segmentazioa, zirkuitulaburrak, jauzien tratamendua...) nola programak eraginkorki exekutatzeko erabiltzen diren oinarrizko konpilazio-teknikak. Eta, azkenik, prozesadore/nukleo anitzeko arkitektura mota bat analizatuko dugu, memoria partekatuko multiprozesadoreak: sistema paraleloen errendimendua, harien sinkronizazioa, atazen banaketa eta programazio paraleloa (OpenMP). Azken zatia laborategiko saioen bidez landuko dugu, eta bukaeran praktika bat egingo da.

Nahi izanez gero, errendimendu handiko arkitekturetan sakontzeko aukera izango duzu hirugarren mailako ikasgaietan, Konputagailuen Ingeniaritza espezialitatean. Batetik, gaurko prozesadore aurreratuen egitura eta funtzionamendua: prozesadore supereskalarrak, multicore arkitekturak, exekuzio bektoriala eta txartel grafikoetakoa (Errendimendu Handiko Prozesadoreak). Eta, bestetik, milaka prozesadore erabiltzen dituzten konputagailuen egitura, prozesuen arteko komunikazio paraleloa, eta aplikazioen programazio paraleloa MPI erabiliz (Konputazio Paraleloko Sistemak).

Irakasgaia Ikastearen Emaitzak:



1. Cache memoriaren diseinu-parametroak ulertzea.

2. Cache memoriak programen exekuzioan duen eragina aztertzea.

3. Prozesadore segmentatuen diseinu eta funtzionamendua ulertzea.

4. Prozesadorearen eraginkortasuna handitzeko erabiltzen diren oinarrizko optimizazioak ulertzea.

5. Hari mailako paralelismoa ezagutzea.

6. Paralelismoa erabiltzea aplikazio sinple batzuk programatzeko, datu-dependentziak, sinkronizazioa eta atazen banaketa kontuan hartuta.

1. Cache memoria

1.1. Sarrera. Memoria-hierarkia.

1.2. Ezaugarri orokorrak: tamaina, edukia eta blokea.

1.3. Diseinu-parametroak: egitura, ordezkapen-algoritmoa eta idazketa-politika.

1.4. Ariketak. Hautazko praktika bat.

2. Prozesadore segmentatuak

2.1. Motibazioa: prozesadoreen eraginkortasuna.

2.2. Oinarrizko prozesadore segmentatu baten diseinua: DLX prozesadorea.

2.3. Datu- eta kontrol-dependentziak.

2.4. Segmentazio-eredu aurreratuak (sarrera).

2.5. Konpilazio-teknikak prozesadore segmentatuetan.

2.6. Ariketak.

3. Prozesadore anitzeko sistemen oinarriak

3.1. Sarrera. Flynn-en sailkapena. Eraginkortasuna.

3.2. Prozesuen sinkronizazioa eta atazen banaketa SMP sistemetan.

3.3. Memoria partekatuko aplikazio paraleloen programazioa: OpenMP (sarrera).

3.4 Ariketak eta aplikazio paralelo batsortzea.

C programazio-lengoaiaren oinarriak.

Ikasgaiaren lehenengo bi gaietan, ohiko teoria- eta ariketa-eskolak izango dira. Irakaskuntza-prozesuan, metodologia aktiboak eta ikasketa kooperatiboa erabiliko dira.

Hirugarren gaian,teoria eskolak eta laborategiko saioak nahastuko dira. Horrez gain, programa bat paralelizatu beharko da, eta dagokion txosten teknikoa idatzi.

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Ehunekoak eta ebaluazio motak hurrengo ataletan zehazten dira (%): 100

Bi aukera daude ikasgaia gainditzeko.



a. Ebaluazio/ikasketa jarraitua. Hasieran lehenetsitako ebaluazio modua da, eta bakarrik ohiko deialdirako. Parte-hartze aktibo eta jarraitua eskatzen da: eskoletara eta laborategietara etortzea (salbuespenak salbuespen), ariketak/lanak entregatzea, eta ebaluazio-probak, praktikak eta aurkezpenak egitea. Baldintza horiek bete ezean, ebaluazio globalera igaro beharko da.

Ebaluazioa honela egingo da: azterketa idatziak (% 77,5) eta lan praktikoa (%22,5). Azterketetan zein lan praktikoan lortu beharreko nota minimoa 4koa da.

Azken gaiko ebaluazio-proba egiten ez bada, ebaluazioari uko egin zaiola ulertuko da.



b. Ebaluazio globala. Kurtsoa ezin edo nahi ez bada aurreko moduan jarraitu, ebaluazio globala aukeratu daiteke. Kasu horretan, honela ebaluatuko da ikasgaia: azterketa idatzia (% 80) eta lan praktikoa (% 20). Ikasgaia gainditzeko beharrezkoa da 4 puntu lortzea bai idatzizko azterketan eta baita lan praktikoan ere.

Ebaluazio globalaren proba idatzia egiten ez bada, ebaluazioari uko egin zaiola ulertuko da.



Ebaluazio jarraituaren baldintzak betetzen dituen ikasle batek ebaluazio globala aukeratu nahiko balu, irakasgaiko irakasleei jakinarazi behar die idatziz (posta elektronikoz) bigarren gaiko azterketaren emaitzak argitaratu ondoren.

Ezohiko deialdia ebaluazio global bidez egingo da.

Oinarrizko bibliografia

1. Hennessy J.L., Patterson D.A.

Computer Architecture: A Quantitative Approach. (6. ed.). Morgan Kaufmann, 2019.

Konputagailuen arkitektura. Hurbilketa kuantitatibo bat. (4 ed.). UPV/EHU, 2008.

Arquitectura de computadores: un enfoque cuantitativo. (1. ed.). McGraw-Hill, 1993.

Hainbat eta hainbat informazio on-line (gardenkiak, eranskinak...] helbide honetan: https://www.elsevier.com/books-and-journals/book-companion/9780128119051



2. Patterson D.A., Hennessy J.L.

Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. (5. ed.). M. Kaufmann, 2013.

Estructura y diseño de computadores. La interfaz hardware/software. (4. ed.). Reverté, 2011.



3. Ortega J., Anguita M., Prieto A.: Arquitectura de Computadores. Thomson, 2005.



4. Stalling W.

Computer Organization and Architecture. Designing for performance. (8. ed.). Pearson, 2010.

Organización y Arquitectura de Computadores (7. ed.). Pearson - Prentice Hall, 2006.

http://williamstallings.com/COA/COA7e.html



5. Chandra R. et al.: Parallel Programming in OpenMP. Morgan Kaufmann, 2001.



6. Almeida F., Giménez D., Mantas J.M., Vidal A.M.: Introducción a la programación paralela. Paraninfo, 2008.

Gehiago sakontzeko bibliografia

- Culler D.E., Singh J.P.: Parallel Computer Architecture. A Hardware/Software Approach. M. Kaufmann, 1999.
- Chapman B. et al.: Using OpenMP. Portable shared memory parallel programming. The MIT Press, 2008.
- Pacheco P.S.: An introduction to Parallel Programming. M. Kaufmann, 2011.
- Nemirovsky M., Tullsen D.: Multithreading Architecture. Morgan & Claypool Pub., 2013.
- Hughes C.: Single-Instruction Multiple-Data execution. Morgan & Claypool Pub., 2015.
- Scott M.L.: Shared memory synchronization. Morgan & Claypool Pub., 2013.
- Sorin D.J., Hill M.D., Wood D.A.: A primer on memory consistency and cache coherence. M. & C. Pub., 2011.

Aldizkariak

Informazio asko arloko aldizkarietan: IEEE Computer, IEEE Micro, ACM, BYTE,etab.

Web helbideak

Fabrikatzaileen eta beste hainbat web orrietan: Intel, IBM, www.top500.org, www.openmp.org...