Parallell datorarkitektur

Under perioden 1975 till 2005 åstadkom datorindustrin en fenomenal bedrift: på trettio år placerade vi en en personlig dator på varje skrivbord och i varje ficka. År 2005 hejdades den utvecklingen abrupt, varvid industrin satte nya mål: att placera en personlig parallell superdator på varje skrivbord, i varje hem och i varje ficka. År 2011 var övergången komplett genom att även surfplattor och mobiltelefoner fick multicoreprocessorer.

Effekt och temperatur är numera lika viktiga designmål som prestanda. Högprestandadatorer konstrueras nu för bästa prestanda per watt. Denna kurs behandlar hur dagens multicore-system är konstruerade, med blicken på hur framtida system kan komma att byggas under det närmaste decenniet.

Kursens innehåll är indelat i flera delar:

• en repetition av grundläggande koncept inom datorarkitektur
• grundläggande multiprocessor-design för programmeringsmodellerna message passing och shared memory
• interconnection networks, en nödvändig komponent i chip-multiprocessorer och skalbara parallella datorsystem
• hur man korrekt stödjer parallella algoritmer i shared memory-hårdvara
• de senaste årens övergång till chip-multiprocessorer (även kända som "multicores")

En röd tråd som går igenom alla delar är en diskussion om kostnadsavvägningar med avseende på prestanda, kraft, energi, kontrollerbarhet, programmerbarhet och underhållbarhet. Ett andra förenande tema är minnesflaskhalsen och vikten av effektiv resurshantering. 

Föreläsningarna kompletteras med flera övningstillfällen. Genom tre laborationsuppgifter lär sig studenterna att utveckla programvara med hjälp av modeller som C++-trådar och OpenMP, att utveckla och analysera synkroniseringsalgoritmer, och hur man använder pretandaanalysverktyg. Kursen innehåller också ett skriftligt projekt där studenterna får ta rollen som en datorarkitekt som undersöker och diskuterar lösningar på ett visst problem inom området parallell datorarkitektur.