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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Engenharia de Comp e Sist Digitais
 
Disciplina: PCS3612 - Organização e Arquitetura de Computadores I
Computer Organization and Architecture I

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 1
Carga Horária Total: 90 h
Tipo: Quadrimestral
Ativação: 01/01/2024 Desativação:

Objetivos
Apresentar os conceitos básicos de arquitetura de computadores e formas de analisar desempenho, custo e energia dos computadores. Estudar a organização e a arquitetura dos processadores, dos sistemas de memória e dos sistemas de entrada e saída utilizados nos computadores. Introduzir a organização avançada de computadores: pipeline, superescalares e multicore. Identificar as barreiras tecnológicas.
 
To present the basic concepts of computer architecture, as well as approaches to analyze computer performance, cost and energy. To study the organization and architecture of processors, memory systems, and I/O systems used in computers. To introduce advanced computer organization: pipeline, superscalars and multicore. To identify technological barriers.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
188601 - Cíntia Borges Margi
75279 - Wilson Vicente Ruggiero
 
Programa Resumido
Abstrações do Computador e Tecnologia. Instruções. Processador. Hierarquia de memória. Armazenamento e arquitetura de entrada e saída. Organização avançada de computadores.
 
Computer Abstractions and Technology. Instructions. Processor. Memory Hierarchy. Storage and I/O architectures. Advanced computer organizations.
 
 
Programa
Abstrações do Computador e Tecnologia: caracterização de desempenho das arquiteturas, relações básicas e a Lei de Amdahl; análise de custo e barreiras de energia. Modelos arquiteturais: Von Neuman e Harvard. Instruções: conceitos básicos de instrução, programa, processador, memória, entrada e saída e multiprocessamento; formatos, tipos e conjuntos de instruções e modos de endereçamento. Processador: organizações seriais e paralelas ("pipeline") do processador; arquiteturas RISC e CISC (características e fundamentos). Sistema de memória: hierarquia, memória cache e memória virtual. Suporte arquitetural ao sistema operacional e virtualização. Armazenamento e arquitetura de entrada e saída: princípios de operação de periféricos (disco, fita, etc.). Organização avançada de computadores: multiprocessadores com memória compartilhada, multicore, clusters, GPUs. Aplicação dos conceitos e tecnologias estudadas em um projeto de sistema não-trivial. Implementação em VHDL com síntese em FPGA.
 
Computer Abstractions and Technology: characterization of computer architecture performance, basic relations and Amdahl´s Law; analyses of cost and energy barriers. Architectural models: Von Neuman and Harvard. Instructions: basic concepts, programs, CPU, memory, I/O, and multiprocessing; formats, types and instruction sets, and addressing modes. Processor: serial and parallel (pipelining) CPU organizations; RISC and CISC architectures (features and background). Memory system: hierarchy, cache, and virtual memory. Storage and I/O architectures: basic operation mechanisms (disk, tape, etc.). Advanced Architectures: shared memory multiprocessors, multicores, clusters, GPUs. Application of studied concepts and technologies through a non-trivial project. Implementation in VHDL with FPGA synthesis.
 
 
Avaliação
     
Método
A avaliação do aprendizado envolve aspectos conceituais e habilidades de projeto. Os aspectos conceituais são avaliados através de exercícios, testes, provas escritas ou orais. As habilidades de projeto são avaliadas através de atividades utilizando ferramentas de software (e.g. VHDL, simuladores) para o desenvolvimento de exercícios e projetos de sistemas digitais.
Critério
Se MP < 5, então Nota Final = MP Se MP >= 5 e T < 5, então Nota Final = T Se MP >= 5 e T >= 5, então Nota Final = média das provas e atividades em que: MP = média das avaliações conceituais T = Média das atividades de habilidades de projeto
Norma de Recuperação
Provas e/ou atividades, dependendo da composição da nota final: Se MP < 5 e T < 5, a recuperação será composta por Prova e Trabalho, ambos com o mesmo peso. Se MP < 5 e T >= 5, a recuperação será composta por Prova, somente. Se MP >=5 e T < 5, a recuperação será composta por Trabalho, somente. em que: MP = média das avaliações conceituais T = Média das atividades de habilidades de projeto
 
Bibliografia
     
1.	Computer Organization and Design Risc-V Edition: The Hardware Software Interface, David A. Patterson & John L. Hennessy, Morgan Kaufmann, 2020, ISBN-10: 0128203315.

2.	Digital Design and Computer Architecture RISC-V Edition. Sarah L. Harris and David Harris. Morgan Kaufmann, 2021. ISBN 978-0-12-820064-3. https://doi.org/10.1016/C2019-0-00213-0

3.	Computer Organization and Design - The Hardware/Software Interface , David A. Patterson & John L. Hennessy, Morgan Kaufmann, 5a edição, 2017.  Tradução: “Organização e Projeto de Computadores – A Interface Hardware/Software”, 2017.
 

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