Στόχοι Μαθήματος: Το μάθημα διερευνά το σχεδιασμό και την ανάλυση σύγχρονων αρχιτεκτονικών υπολογιστών, με έμφαση σε συστήματα υψηλής επίδοσης και ενεργειακής απόδοσης. Βασιζόμενοι στη θεμελιώδη αρχιτεκτονική υπολογιστών, οι φοιτητές θα εμβαθύνουν σε προηγμένα θέματα όπως η επεξεργασία πολλαπλών πυρήνων. Το μάθημα καλύπτει επίσης τις τάσεις της βιομηχανίας αιχμής και τις κατευθύνσεις έρευνας, συμπεριλαμβανομένων των επιταχυντών τεχνητής νοημοσύνης, του σχεδιασμού GPU και TPU, του RISC-V, των αρχιτεκτονικών για συγκεκριμένο τομέα και της ασφάλειας υλικού. Μέσω ενός μίγματος θεωρίας, εργαλείων προσομοίωσης, περιπτωσιολογικών μελετών και συζητήσεων ερευνητικών/επιστημονικών άρθρων, οι φοιτητές θα αποκτήσουν βαθιά εννοιολογική κατανόηση και πρακτικές δεξιότητες στην αξιολόγηση και το σχεδιασμό σύνθετων αρχιτεκτονικών που οδηγούν τους σύγχρονους υπολογιστές.
Μαθησιακά Αποτελέσματα: Με την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα μπορούν να: (1) Περιγράφουν και να εξηγούν προχωρημένες αρχές που διέπουν την αρχιτεκτονική ειδών μοντέρνων επεξεργαστών και βελτιστοποιήσεων και τον αντίκτυπο τους στην επίδοση των εφαρμογών. (2) Να αξιολογούν τις σύγχρονες τεχνολογίες στην περιοχή της αρχιτεκτονικής υπολογιστών. (3) Κατανοούν, να κρίνουν και να αναλύουν επιστημονικά άρθρα στον τομέα της Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών. (4) Διεκπεραίωσης έρευνα σε προχωρημένο πτυχιακό επίπεδο, μέσω της ανάπτυξης βασικών ερευνητικών δεξιοτήτων.
Περιεχόμενο Μαθήματος: Το μάθημα θα περιλαμβάνει τις εξής ενότητες: (1) Βασικές αρχές των επεξεργαστών, (2) Παραλληλισμός και Παράλληλες αρχιτεκτονικές (Scalable Multi-core and Many-core Systems, Interconnection Networks and NoC (Network-on-Chip)), (3) Αναδυόμενες και υψηλών επιδόσεων αρχιτεκτονικές (GPU Architecture and GPGPU Programming, Specialized AI Accelerators, RISC-V Architecture and Open-ISA Revolution, Heterogeneous Computing), (4) Επιταχυντές και αρχιτεκτονικές για ειδικές εφαρμογές (FPGAs in the Datacenter, Neuromorphic Computing, Quantum-Aware Architectures, In-Memory Computing), (5) Ασφάλεια στο υλικό και τις αρχιτεκτονικές (Side-channel Attacks and Defenses, Trusted Execution Environments (Intel SGX, AMD SEV)), (6) Τρέχουσες κατευθύνσεις και τάσεις έρευνας στον ευρύτερο τομέα της Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών (Open Hardware Movement and Hardware-Software Co-design, Approximate Computing)