À propos de ce cours

62,570 consultations récentes

In this course, you will learn to design the computer architecture of complex modern microprocessors.

All the features of this course are available for free.  It does not offer a certificate upon completion.

Learner Career Outcomes

50%

ont bénéficié d'un avantage concret dans leur carrières grâce à ce cours

100 % en ligne

Commencez dès maintenant et apprenez aux horaires qui vous conviennent.

Dates limites flexibles

Réinitialisez les dates limites selon votre disponibilité.

Niveau avancé

Approx. 18 heures pour terminer

Anglais

Sous-titres : Anglais

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Niveau avancé

Approx. 18 heures pour terminer

Anglais

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Programme du cours : ce que vous apprendrez dans ce cours

Semaine

1

4 heures pour terminer

Introduction, Instruction Set Architecture, and Microcode

This lecture will give you a broad overview of the course, as well as the description of architecture, micro-architecture and instruction set architectures.

8 vidéos (Total 106 min), 2 lectures

8 vidéos

Course Introduction9 min

Course Overview4 min

Motivation16 min

Course Content9 min

Architecture and Microarchitecture23 min

Machine Models16 min

ISA Characteristics25 min

Recap1 min

2 lectures

Readings2 h

Problem Set 1 & 1A

3 heures pour terminer

Pipelining Review

This lecture covers the basic concept of pipeline and two different types of hazards.

4 vidéos (Total 102 min), 1 lecture

4 vidéos

Microcoded Microarchitecture14 min

Pipeline Basics30 min

Structural Hazard10 min

Data Hazards46 min

1 lecture

Readings1h 30min

Semaine

2

3 heures pour terminer

Cache Review

This lecture covers control hazards and the motivation for caches.

5 vidéos (Total 93 min), 1 lecture

5 vidéos

Control Hazards, Jumps15 min

Control Hazards, Branch24 min

Control Hazards, Others7 min

Memory Technologies22 min

Motivation for Caches22 min

1 lecture

Readings1 h

3 heures pour terminer

Superscalar 1

This lecture covers cache characteristics and basic superscalar architecture.

5 vidéos (Total 68 min), 1 lecture

5 vidéos

Classifying Caches28 min

Cache Performance17 min

Superscalar 16 min

Basic Two-way In-order Superscalar4 min

Fetch Logic and Alignment11 min

1 lecture

Readings1h 30min

Semaine

3

2 heures pour terminer

Superscalar 2 & Exceptions

This lecture covers the common issues for superscalar architecture.

4 vidéos (Total 77 min), 1 lecture

4 vidéos

Baseline Superscalar and Alignment4 min

Interrupts and Bypassing12 min

Interrupts and Exceptions29 min

Introduction to Out-of-Order Processors30 min

1 lecture

Readings45 min

2 heures pour terminer

Superscalar 3

This lecture covers different kinds of architectures for out-of-order processors.

5 vidéos (Total 73 min), 2 lectures

5 vidéos

Review of Out-of-Order Processors3 min

I2O2 Processors19 min

I2O1 Processors28 min

IO3 Processors16 min

IO2I Processors4 min

2 lectures

Problem Set 210 min

Problem Set 1 Solutions10 min

Semaine

4

1 heure pour terminer

Superscalar 4

This lecture covers the common methods used to improve the performance of out-of-order processors including register renaming and memory disambiguation.

5 vidéos (Total 73 min)

5 vidéos

Speculation and Branch14 min

Register Renaming Introduction11 min

Register Renaming with Pointers to IQ and ROB24 min

Register Renaming with Values in IQ and ROB12 min

Memory Disambiguation9 min

2 heures pour terminer

VLIW 1

This lecture covers the basic concept of very long instruction word (VLIW) processors.

5 vidéos (Total 75 min), 3 lectures

5 vidéos

Limits of Out-of-Order Design Complexity13 min

Introduction to VLIW21 min

VLIW Compiler Optimizations21 min

Classic VLIW Challenges8 min

Introduction to Predication9 min

3 lectures

Readings10 min

Problem Set 310 min

Problem Set 2 Solutions10 min

Semaine

5

3 heures pour terminer

VLIW2

This lecture covers the common methods used to improve VLIW performance.

6 vidéos (Total 105 min), 1 lecture, 1 quiz

6 vidéos

Scheduling Model Review5 min

Review of Predication30 min

Predication Implementation10 min

Speculation Execution26 min

Dynamic Events and Clustered VLIWs10 min

Case Study: IA-64/Itanium21 min

1 lecture

Readings30 min

1 exercice pour s'entraîner

Midterm36 min

2 heures pour terminer

Branch Prediction

This lecture covers the motivation and implementation of branch predictors.

5 vidéos (Total 76 min), 1 lecture

5 vidéos

Branch Cost Motivation6 min

Branch Prediction Introduction5 min

Static Outcome Prediction16 min

Dynamic Outcome Prediction29 min

Target Address Prediction18 min

1 lecture

Readings1 h

Semaine

6

3 heures pour terminer

Advanced Caches 1

This lecture covers the advanced mechanisms used to improve cache performance.

6 vidéos (Total 105 min), 1 lecture

6 vidéos

Basic Cache Optimizations16 min

Cache Pipelining14 min

Write Buffers9 min

Multilevel Caches28 min

Victim Caches10 min

Prefetching26 min

1 lecture

Readings45 min

2 heures pour terminer

Advanced Caches 2

This lecture covers more advanced mechanisms used to improve cache performance.

4 vidéos (Total 70 min), 2 lectures

4 vidéos

Multiporting and Banking20 min

Software Memory Optimizations26 min

Non-blocking Caches19 min

Critical Word First and Early Restart3 min

2 lectures

Readings45 min

Problem Set 3 Solutions10 min

Semaine

7

3 heures pour terminer

Memory Protection

This lecture covers memory management and protection.

5 vidéos (Total 79 min), 2 lectures

5 vidéos

Memory Management Introduction13 min

Base and Bound Registers11 min

Page Based Memory Systems27 min

Translation and Protection14 min

TLB Processing12 min

2 lectures

Readings1h 15min

Problem Set 4 & 4A10 min

3 heures pour terminer

Vector Processors and GPUs

This lecture covers the vector processor and optimizations for vector processors.

6 vidéos (Total 81 min), 1 lecture

6 vidéos

Address Translation Review9 min

Cache and Memory Protection Interaction22 min

Vector Processor Introduction18 min

Vector Parallelism6 min

Vector Hardware Optimizations18 min

Vector Software and Compiler Optimizations5 min

1 lecture

Readings1h 30min

Semaine

8

2 heures pour terminer

Multithreading

This lecture covers different types of multithreading.

6 vidéos (Total 83 min), 1 lecture

6 vidéos

Reduction, Scatter/Gather, and the Cray 19 min

SIMD6 min

GPUs20 min

Multithreading Motivation7 min

Coarse-Grain Multithreading26 min

Simultaneous Multithreading12 min

1 lecture

Readings45 min

1 heure pour terminer

Parallel Programming 1

This lecture covers the concepts of parallelism, consistency models, and basic parallel programming techniques.

4 vidéos (Total 60 min), 1 lecture

4 vidéos

SMT Implementation17 min

Introduction to Parallelism18 min

Sequential Consistency21 min

Introduction to Locks3 min

1 lecture

Readings30 min

Semaine

9

1 heure pour terminer

Parallel Programming 2

This lecture covers the solutions for the consistency problem in parallel programming.

5 vidéos (Total 66 min)

5 vidéos

Sequential Consistency Review3 min

Locks and Semaphores10 min

Atomic Operations27 min

Memory Fences11 min

Dekker's Algorithm14 min

2 heures pour terminer

Small Multiprocessors

This lecture covers the implementation of small multiprocessors.

5 vidéos (Total 86 min), 2 lectures

5 vidéos

Locking Review2 min

Bus Implementation12 min

Cache Coherence17 min

Bus-Based Multiprocessors5 min

Cache Coherence Protocols49 min

2 lectures

Readings45 min

Problem Set 4 Solutions10 min

Semaine

10

3 heures pour terminer

Multiprocessor Interconnect 1

This lecture covers the design of interconnects for a multiprocessor.

4 vidéos (Total 72 min), 2 lectures

4 vidéos

More Cache Coherence Protocols21 min

Introduction to Interconnection Networks8 min

Message Passing26 min

Interconnect Design15 min

2 lectures

Readings1h 30min

Problem Set 5 & 5A10 min

3 heures pour terminer

Multiprocessor Interconnect 2

This lecture covers the design of interconnects for multiprocessor and network topology.

5 vidéos (Total 77 min), 1 lecture

5 vidéos

Networking Review7 min

Topology18 min

Topology Parameters14 min

Network Performance15 min

Routing and Flow Control20 min

1 lecture

Readings1h 45min

Semaine

11

3 heures pour terminer

Large Multiprocessors (Directory Protocols)

This lecture covers the motivation and implementation of directory protocol used for coherence on large multiproccesors.

6 vidéos (Total 83 min), 2 lectures, 1 quiz

6 vidéos

Credit Based Flow Control7 min

Deadlock10 min

False Sharing9 min

Introduction to Directory Coherence12 min

Implementation29 min

Scalability of Directory Coherence13 min

2 lectures

Readings45 min

Problem Set 5 Solutions10 min

1 exercice pour s'entraîner

Final Exam1h 8min

Enseignant

David Wentzlaff

Associate Professor

Electrical Engineering

Foire Aux Questions

Quand aurai-je accès aux vidéos de cours et aux devoirs ?
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D'autres questions ? Visitez le Centre d'Aide pour les Etudiants.

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