Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf ·...
Transcript of Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf ·...
![Page 1: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/1.jpg)
Lubomír Bulej
CHARLES UNIVERSITY IN PRAGUE
faculty of mathematics and physicsfaculty of mathematics and physics
http://d3s.mff.cuni.czhttp://d3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/
Architektura počítačůAgenda
Architektura počítačůAgenda
![Page 2: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/2.jpg)
2/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
Základní informaceZákladní informace
Přednášející: Lubomír Bulej
Katedra distribuovaných a spolehlivých systémů (D3S)
Malá Strana, 2. patro, místnost č. 205
Přednáška
Úterý 15:40, posluchárna S5
http://d3s.mff.cuni.cz/teaching/nswi143
![Page 3: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/3.jpg)
3/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
Obsah přednáškyObsah přednášky
Architektura procesoru
Hradla, kombinační a sekvenční obvody, funkční bloky, aritmetické operace
Výkonnost procesoru, základní metriky
Zpracování instrukcí, datová cesta a řízení
Architektura počítače
Paměťový subsystém, cache
Latence a propustnost
Paralelní a vektorové zpracování
![Page 4: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/4.jpg)
[1]
![Page 5: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/5.jpg)
5/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
K čemu mi to bude dobré?K čemu mi to bude dobré?
... vždyť přece budu stejně celý život programovat v Javě, C , Pythonu nebo PHP!♯
Proč mám vědět, jak funguje počítač vevnitř?
![Page 6: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/6.jpg)
6/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
K čemu mi to bude dobré?K čemu mi to bude dobré?
Za předmět jsou přece kredity ...
![Page 7: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/7.jpg)
7/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
K čemu mi to bude dobré?K čemu mi to bude dobré?
Za předmět jsou přece kredity ...
![Page 8: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/8.jpg)
8/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
K čemu mi to bude dobré?K čemu mi to bude dobré?
Za předmět jsou přece kredity ...
Stejně budu programovat web ...
![Page 9: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/10.jpg)
10/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
K čemu mi to bude dobré?K čemu mi to bude dobré?
Za předmět jsou přece kredity ...
Stejně budu programovat web ...
Ale mohlo by se mi hodit vědět ...
... jak věci fungují uvnitř počítače, protože to ovlivňuje, jak fungují operační systémy, virtuální stroje atd.
![Page 11: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/11.jpg)
11/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
K čemu mi to bude dobré?K čemu mi to bude dobré?
Za předmět jsou přece kredity ...
Stejně budu programovat web ...
Ale mohlo by se mi hodit vědět ...
... jak věci fungují uvnitř počítače, protože to ovlivňuje, jak fungují operační systémy, virtuální stroje atd.
To mi pomůže ...
... navrhovat a psát aplikace inteligentněji.
... diagnostikovat a vyřešit problémy (když nastanou).
![Page 12: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/12.jpg)
Procesor
C++
Strojový kód
Assembler
Firmware / Operační systém
JVM / CLR
Java / .NET
Komponentový systém
Aplikační framework
C
![Page 13: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/13.jpg)
[3]
![Page 14: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/14.jpg)
14/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
K čemu mi to bude dobré?K čemu mi to bude dobré?
Cílem předmětu je seznámit studenty s návrhem a vnitřní organizací počítače a procesoru na takové úrovni, aby jako budoucí profesionálové v oboru nevnímali počítač jako černou skříňku, která nějakým blíže neurčeným způsobem vykonává program.
Pochopení základních principů moderních architektur je základním předpokladem k efektivnímu použití programovacích jazyků při vývoji počítačových programů.
![Page 15: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/15.jpg)
[2]
![Page 16: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/16.jpg)
16/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
LiteraturaLiteratura
Knihy
D. A. Patterson, J. L. Hennessy: Computer Organization and Design
doporučená pro tuto přednášku
A. S. Tanenbaum: Structured Computer Organization
W. Stallings: Computer Organisation and Architecture
V. P. Heuring, H. F. Jordan: Computer Systems Design and Architecture
![Page 17: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/17.jpg)
17/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
Literatura (2)Literatura (2)
Internet
Anglická mutace Wikipedie
Série článků Co se děje v počítači na Root.cz
Podobné kurzy na západních univerzitách
MIT, Princeton, Berkeley, Carnegie Mellon, (Coursera, edX, ...)
![Page 18: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/18.jpg)
18/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
Jak otestovat své porozumění?Jak otestovat své porozumění?
Zkuste řešit příklady
„Check yourself“ z knihy D. A. Patterson, J. L. Hennessy: Computer Organization and Design
M. Dráb, T. Martinec: Sbírka úloh inspirovaná zkouškovými příklady a knihou Computer Organization and Design
Odkaz na webu předmětu
![Page 19: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/19.jpg)
19/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
ZkouškaZkouška
Písemnou formou
Ústní zkouška jen ve výjimečných případech
Požadavky
Sada otázek pokrývající obsah všech přednášek
Pozor: Jen pasivní znalost informací ze slajdů nemusí nutně stačit
Při studiu je vhodné slajdy vnímat jako podrobnou osnovu
Důraz na pochopení principů a schopnost tyto principy aplikovat (ne memorování faktografických údajů)
![Page 20: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/20.jpg)
20/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
Časté dotazy a připomínkyČasté dotazy a připomínky
Chtělo by to (česká) skripta ...
Ideálně přesně v té formě, která je vyžadována u zkoušky ...
U zkoušky se chce něco úplně jiného ...
Žádné příklady jsme neprobírali, chtělo by to cvičení ...
Výklad je příliš technický ...
Hardware mě nezajímá, chci jenom programovat ...
![Page 21: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/21.jpg)
21/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
Co byste měli na konci semestru vědětCo byste měli na konci semestru vědět
Z čeho je složen procesor a jak vykonává strojový kód
Z čeho (kromě procesoru) je složen počítač
Jak měřit a porovnávat výkonnost počítačů
Co určuje výkonnost programu a jak ji může programátor ovlivnit
Jak ovlivňuje architektura procesoru/počítače jeho výkon
Proč nejde jen zvyšovat pracovní frekvenci
Jaké jsou důvody a důsledky přechodu od jednojádrových k vícejádrovým procesorům
...
![Page 22: Architektura počítačů - D3Sd3s.mff.cuni.cz/teaching/computer_architecture/docs/00_agenda.pdf · Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019 3/22 Obsah přednášky](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022031501/5c773fe809d3f21d538ba55a/html5/thumbnails/22.jpg)
22/22Architektura počítačů, Agenda, LS 2018/2019, 19. 2. 2019
Proč byste to měli vědětProč byste to měli vědět
Pochopení otevírá cestu k ...
... zlepšování výkonnosti programů na moderních procesorech a lepšímu využití dostupných prostředků počítače
... schopnosti porovnávat vlastnosti a výkon různých počítačů a schopnosti posoudit jejich vhodnost pro danou úlohu
Systematicky, nikoliv metodou pokus/omyl