Computerarkitektur er ingeniørvidenskab i grænseområdet mellem hardware og software og computerarkitektur er et spændende fagområde, som udvikles og forandres med stor hastighed. I løbet af kurset håber vi at overføre vores egen begejstring for fagområdet til kursusdeltagerne.

De studerende vil lære om arkitektur og design af moderne processorer. Efter en kort repetition af grundlæggende emner som instruktionssæt, pipelining og lagerhierarki, behandles videregående emner som instruktions-parallelisme, ’out-of-order’ udførelse af instruktioner og multiprocessorer. Den overordnede tendens indenfor computerarkitektur går i retning af chip-multiprocessorer, og kurset har særlig fokus på arkitektur af chip-multiprocessorer med delt lager, og på de kommunikationsnetværk, som forbinder de mange processorer (såkaldte networks-on-chip).

Endelig bemærkes det, at langt de fleste processorer (99+%) indgår som komponenter i indlejrede systemer, og mange af disse systemer er realtidssystemer. Det er derfor nødvendigt, at de processorer, som benyttes i disse sammenhænge, er designet på en sådan måde, at det er muligt at analysere systemernes worst-case responstid. Kurset behandler igangværende forskning indenfor såkaldt ‘time-predictable’ systemer og arkitekturer. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Forstå og redegøre for begreber og teknikker indenfor videregående computer arkitektur.
• Designe pipelinede processorer.
• Forklare instruktions-parallelisme baseret på såvel statisk skedulering som ‘out-of-order’ udførelse af instruktioner.
• Redegøre for arkitekturer for chip-multiprocessorer og diskutere begrænsninger og flaskehalse.
• Redegøre for arkitekturer for chip-multiprocessorer og diskutere begrænsninger og flaskehalse.
• Redegøre for grundlæggende begreber og arkitekturer for såkaldte ’time-predictable’ processorer
• Forholde sig kritisk til en videnskabelig artikel (tidsskrift eller konference)
• Dokumentere kursets designprojekt i form af en konferenceartikel.

Pipelining, cache-lagre, instruktions-parallelisme, chip-multiprocessorer, ‘networks-on-chip’ og ‘time-predictable computer architecture’. J. L. Hennessy and D. A. Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach, current Edition, Morgan Kaufmann Publishing Co., Menlo Park, CA

Lærebogen suppleres af en række forskningsartikler. I kurset indgår et afsluttende hardware- og/eller software-projekt. Der arbejdes i grupper på 2-3 studerende. Et hardwareprojekt kan bestå i at realisere en processor i en FPGA. Softwareprojekter kan f.eks. vedrøre programmeringsmodeller eller programmering af chip-multiprocessorer til indlejrede systemer. Ud over en fungerende løsning, skal projektet dokumenteres i form af en konferenceartikel. Projekt og artikel præsenteres i kurset. Forventningen er at de bedste projekter kan publiceres. 28. oktober, 2016