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Architekturen und Entwurf von Rechnersystemen	AER	2024-02-13	false

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).