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title: "Architekturen und Entwurf von Rechnersystemen"
tags: [AER]
date: 2024-02-13
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Eine Zusammenfassung der Inhalte der Vorlesung **Architekturen und Entwurf von Rechnersystemen** aus dem Wintersemester 2021/2022. 

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**Inhalt:**
1. **Hardware-Beschreibungssprache BlueSpec (BSV)**  
   - Erweiterung von **Verilog**, verbindet **Verhaltens- und Strukturbeschreibung**.   
   - Ermöglicht **Synthese von Hardware** durch Regeln für **atomare Transaktionen**.  

2. **Nebenläufigkeit & Regelbasierte Ausführungssemantik**  
   - **Parallelität durch Regeln**, die Aktionen ausführen, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind.  
   - Konflikte durch **Nebenläufigkeitsprobleme bei Zugriffen auf Speicher und Register**.  

3. **Rekonfigurierbare SoCs am Beispiel Xilinx Zynq 7000**  
   - Kombination aus **ARM Cortex-A9 CPU und FPGA-Logik** auf einem Chip.  
   - **Dynamische Rekonfiguration** ermöglicht Änderungen an Hardware während des Betriebs.  

4. **High-Level-Synthese (HLS) & Rechenbeschleuniger**  
   - **FPGA- und ASIC-Design** mit Hardware-Beschreibungssprachen für Spezialhardware.  
   - **Vergleich von Rechenbeschleunigern**: ASICs, FPGAs, DSPs, Many-Core-Systeme.  
   - **TaPaSCo** als Beispiel für task-paralleles Rechnen mit mehreren Processing Elements (PEs).  

5. **Cache-Architekturen & Speicherhierarchie**  
   - **Caches zur Reduzierung von Speicherzugriffszeiten**, inkl. **Direct-Mapped, Set-Associative & Fully-Associative Caches**.  
   - **Optimierungsstrategien für Caches**: Write-Through, Write-Back, Replacement Policies (LRU, LFU).  

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