Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

1. Információfeldolgozási modellek. A vezérlésáramlásos, az adatáramlásos és az igényvezérelt információfeldolgozási modell.
2. A vezérlésáramlásos modell megvalósítása. Vezérlésáramlásos architektúrák: Neumann architektúra, Harvard architektúra, módosított Harvard architektúra. Utasításkészletek jellemzői, CISC-RISC stratégiák.
3. Perifériakezelés. Perifériakezelési módszerek: forgalomszabályozás, perifériák jelzéseinek feldolgozása, a processzor tehermentesítése. Busz alapú összeköttetések jellemzői: időzítés, arbitráció. Egy-, több-buszos, ill. híd alapú rendszerek.
4. Tár technológiák. Memória technológiák: SRAM és DRAM összevetése. Aszinkron DRAM technológiák: FPM-, EDO-, BEDO-DRAM. Szinkron DRAM technológiák: SDR-, DDR-, DDR2-, DDR3-, GDDR-DRAM. Háttértárak: HDD, SSD.
5. Memóriakezelés. Tárbővítés: tömbkapcsolás, indexelt leképzés. Virtuális tárkezelés: címfordítás, TLB szerepe, laptábla implementációk: egyszintű, hierarchikus, virtualizált és inverz laptáblák. Tárvédelem. Tárkezelés az x86, az x64, az ARM, a PowerPC és a SPARC architektúrákban.
6. Cache memória. Lokalitási elvek szerepe. Cache szervezések: direkt leképzés, teljesen asszociatív és több utas asszociatív szervezés. Cache szervezés és a virtuális tárkezelés viszonya. Cache tartalom menedzsment: cache szemetelés megelőzése, idő előtti betöltés, blokk csere algoritmusok.
7. Pipeline utasításfeldolgozás. Pipelinle elv. Egymásrahatások szerepe és feloldásuk. Egyszerű 5 fokozatú pipeline implementációja. Kivételek, megszakítások kezelése a pipeline-ban. Eltérő késleltetésű aritmetikai műveletek kezelése.
8. Szuperskalár processzorok. In-order szuperskalár pipeline: nehézségek és skálázhatósági kérdések. Out-of-order utasításfeldolgozás: scoreboard, Tomasulo algoritmus (regiszer átnevezés, utasítástároló, sorrendvisszaállító buffer). Memória egyértelműsítés. Utasításfeldolgozás valós processzorokban: x86,  ARM, PowerPC pipeline-ok.
9. VLIW/EPIC architektúrák. A statikus ütemezés elve. VLIW és EPIC architektúrák jellegzetességei. Hatékonyságot javító technikák: cikluskifejtés, szoftver pipeline. Predikátumok. Spekulatív betöltés.
10. Elágazásbecslés. Ugrási feltétel kimenetelének becslése: egyszerű állapotgép alapú megoldások, korreláció figyelembe SIMD feldolgozás. Vektorprocesszorok: műveleti egységek és a memóriaelérés jellegzetes megoldásai.
    
11. SIMD utasításkészlet kiegészítések.. Az SSE, az AVX, a NEON és az AltiVec SIMD utasításkészlet összehasonlítása. Tömbprocesszorok: klasszikus, szisztolikus és hullámfront tömbprocesszorok. Szisztolikus tömbprocesszorok tervezése. Tömbprocesszorok hibatűrése.
12. Multiprocesszoros rendszerek. Explicit párhuzamosság fogalma. Több szálat kezelő processzorok. Multiprocesszoros rendszerek osztályozása (osztott memóriás, ill. üzenetalapú rendszerek). Összeköttetés hálózatok: topológiák, útvonalválasztás, skálázhatósági kérdések.
13. Osztott tárkezelés. Cache koherencia protokollok: hallgatózás és könyvtár alapú megoldások. Memória konzisztencia problémák és megoldások. Szinkronizáció: kölcsönös kizárás, barrier fogalma, tranzakcionális memória.
14. Bevezetés a kvantum számítástechnikába.

1. Egyszerű perifériakezelés gyakorlása egy komplett tervezési példán keresztül 1: a hardver megtervezése.
2. Egyszerű perifériakezelés gyakorlása egy komplett tervezési példán keresztül 2: a szoftver megtervezése.
3. Fejlett perifériakezelés: a PCI és a PCI Express csatolófelületek
4. Fejlett perifériakezelés: az USB csatolófelület
5. Tárkezelés gyakorlat 1: Tárbővítés, virtuális tárkezelés és a cache memória ismeretek elmélyítése és gyakorlása numerikus példákon keresztül.
6. Tárkezelés gyakorlat 2: Tárbővítés, virtuális tárkezelés és a cache memória ismeretek elmélyítése és gyakorlása numerikus példákon keresztül.
7. Tárkezelés gyakorlat 3: Tárbővítés, virtuális tárkezelés és a cache memória ismeretek elmélyítése és gyakorlása numerikus példákon keresztül.
8. Lokalitás-tudatos programozási technikák bemutatása.
9. Pipeline gyakorlat 1: Egymásrahatások felismerésének, az utasítások ütemezésének, és optimális átrendezésének gyakorlása numerikus példákon keresztül.
10. Pipeline gyakorlat 2: Sorrenden kívüli végrehajtás és a statikus ütemezés gyakorlása numerikus példákon keresztül.
11. SIMD feldolgozás gyakorlat: vektorizálás, redukció bemutatása és gyakorlása egyszerű algoritmusokon. Az SSE utasításkészlet kiterjesztés megismerése, egyszerű felhasználása.
12. Explicit párhuzamosság: néhány egyszerű, közismert algoritmus párhuzamosítása