Θέματα Διαλέξεων. Αρχιτεκτονικές Υπολογιστικών Συστημάτων Δίκτυα Υπολογιστών Λειτουργικά Συστήματα Ενσωματωμένα Συστήματα και Εφαρμογές

Transcript

1

2

3 Θέματα Διαλέξεων Αρχιτεκτονικές Υπολογιστικών Συστημάτων Δίκτυα Υπολογιστών Λειτουργικά Συστήματα Ενσωματωμένα Συστήματα και Εφαρμογές 2

4 Εργασίες Ασκήσεις στη Βελτιστοποίηση Δυναμικών Δομών Δεδομένων (Dynamic Data Type Refinement DDTR) Ο σκοπός της άσκησης είναι να βελτιστοποιηθούν οι δυναμικές δομές δεδομένων δύο δικτυακών εφαρμογών: του Deficit Round Robin (DRR) και του αλγορίθμου Dijkstra, με χρήση της μεθοδολογίας «Βελτιστοποίησης Δυναμικών Δομών Δεδομένων» - Dynamic Data Type Refinement (DDTR). Οι δυναμικές δομές των αλγορίθμων DRR και Dijkstra θα βελτιστοποιηθούν ως προς: τις προσβάσεις στη μνήμη (memory accesses) που απαιτούνται για να προσπελαστουν τα δεδομένα τους και ως προς τη μέγιστη ποσότητα μνήμης που καταλαμβάνουν (memory footprint). 3

5 Επίλυση προβλημάτων μέσω Η/Υ Πρόβλημα Αλγόριθμοι Γλώσσα Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών Μικροαρχιτεκτονική Κυκλώματα Στοιχεία 4

6 Επίλυση προβλημάτων μέσω Η/Υ Μια συστηματική ακολουθία μετασχηματισμών μεταξύ των επιπέδων αφαίρεσης (layers of abstraction) Πρόβλημα Αλγόριθμος Πρόγραμμα Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών Σχεδιασμός Λογισμικού: Επιλογή αλγορίθμων και δομών δεδομένων Προγραμματισμός: Χρήση γλώσσας για την περιγραφή του αλγορίθμου Μετάφραση/Διερμηνεία: Μετατροπή γλώσσας σε εντολές μηχανής 5

7 συνέχεια Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών Σχεδιασμός Επεξεργαστή Μικροαρχιτεκτονική Σχεδιασμός Λογικής/Κυκλώματος Κυκλώματα Circuits Διαδικασία Κατασκευής Στοιχεία Devices 6

8 ENIAC The first electronic computer (1946) 8

9 ENIAC complexity with numbers ENIAC contained 17,468 vacuum tubes, 7,200 crystal diodes, 1,500 relays, 70,000 resistors, 10,000 capacitors and around 5 million hand-soldered joints. Weight 30 tons Dimensions roughly 2.6 m 0.9 m 24 m, Basic machine cycle 200 microseconds (20 cycles of the 100 khz clock in the cycling unit) Area 63 m 2 Power consumption 150 kw 9

10 Ολοκληρωμένο κύκλωμα (Integrated Circuit) In 1959 both parties applied for patents. Jack Kilby and Texas Instruments received U.S. patent #3,138,743 for miniaturized electronic circuits. Robert Noyce and the Fairchild Semiconductor Corporation received U.S. patent #2,981,877 for a silicon based integrated circuit. The two companies wisely decided to cross license their technologies after several years of legal battles, creating a global market now worth about $1 trillion a year. "What we didn't realize then was that the integrated circuit would reduce the cost of electronic functions by a factor of a million to one, nothing had ever done that for anything before" - Jack Kilby

11 η ανατολή της επανάστασης της πληροφορικής

12 The MOS Transistor Polysilicon Aluminum FUTURE: 3D transistor/finfet 12

13 Moore s Law Source: S. Shankar, Intel

14 Μνήμη=Το εμπόδιο στην απόδοση υπολογιστών Performance 1000 µproc: 60%/year Moore s Law CPU DRAM Time Processor-Memory Performance Gap: (grows 50% / year) 2005 DRAM: 7%/year 14

15 Πολυπύρηνος Υπολογισμος --Multicore computing Source: ITRS, 2009

16 Cell Processor for Playstation3 16

17 Οδικοί Χάρτες (roadmaps): HiPEAC HiPEAC: High Performance and Embedded Architecture and Compilation Στόχοι, προτεραιότητες, ανάγκες, δράσεις... 17

18 Challenges Performance Performance /, Performance/Watt/, Power and energy Managing system complexity Security Reliability Timing predictability 18

19 Κατακλυσμός δεδομένων(data Deluge) Exabytes [Paolo Faraboschi, HP] 19

20 20

21 Κυρίαρχες Τάσεις στις Υπολογιστικές Πλατφόρμεςς Πολλαπλοί πυρήνες Η επεξεργασία πληροφορίας κοστίζει ενεργειακά πολύ επεξεργαστών λιγότερο από την μεταφορά της πληροφορίας Το μέγεθος μνήμης εντός του Επεξεργαστής Cell για Playstation3 Ιδανική Στρατηγική: Move Logic NOT Data ολοκληρωμένου γίνεται πολύ σημαντικό σε σχέση με το συνολικό εμβαδόν

22 Ubiquitous computing in a connected world O υπολογισμός είναι παντού σε διασυνδεμένο κόσμο Infrastructure Core (cloud) Sensory swarm, actuators and real world data Smart house cities, Mobile access Courtesy Jan M. Rabaey, UC Berkeley, updated for this HiPEAC vision 22

23 Ποιά συσκευή ή μηχάνημα που χρησιμοποιείται ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΑ από δις εκατ. ανθρώπους περιέχει και χρησιμοποιεί τους πιο πολλούς υπολογιστές????? 23

24 Επίπεδα Σχεδιασμού Ιεραρχία Σχεδιασμού ΣΥΣΤΗΜΑ + ΜΟΝΑΔΑ ΠΥΛΗ ΚΥΚΛΩΜΑ S n+ ΣΤΟΙΧΕΙΟ G D n+

25 μερικά μαθήματα Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Βάσεις Δεδομένων Μεταγλωττιστές Τεχνολογία Λογισμικού Εισαγωγή στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI Μικροηλεκτρονική: Κατασκευή Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων Σχεδίαση Αναλογικών Ηλεκτρονικών Συστημάτων Συστήματα Μικροϋπολογιστών Ψηφιακά Συστήματα VLSI Σχεδιασμός Ενσωματωμένων Συστημάτων.

26 More Info Αναπλ. Καθηγητής Δημήτριος Σούντρης Thinking is easy, acting is difficult, and to put one's thoughts into action is the most difficult thing in the world. Johann Wolfgang von Goethe 28

27