Contenido

Prefacio

1. Abstracciones y tecnología de los computadores
Introducción
Bajo los programas
Bajo la cubierta
Prestaciones
El muro de la potencia
El gran cambio: el paso de monoprocesadores a muítiprocesadores
Casos reales: fabricación y evaluación del AMD Opteron x4
Falacias y errores habituales
Conclusiones finales
Perspectiva histórica y lecturas recomendadas
Ejercicios

2. Instrucciones: el lenguaje del computador
Introducción
Operaciones del hardware del computador
Operandos del hardware del computador
Números con signo y sin signo
Representación de instrucciones en el computador
Operaciones lógicas
Instrucciones para la toma de decisiones
Apoyo a los procedimientos en el hardware del computador
Comunicarse con la gente
Direcciones y direccionamiento inmediato MIPS para 32 bits
Paralelismo e instrucciones: sincronización
Traducción e inicio de un programa
Un ejemplo de ordenamiento en C para verlo todo junto
Tablas frente a punteros
Perspectiva histórica y lecturas recomendadas
Caso real: instrucciones ARM
Casos reales: instrucciones x86
Falacias y errores habituales
Conclusiones finales
Perspectiva histórica y lecturas recomendadas
Ejercicios

3. Aritmética para computadores
Introducción
Suma y resta
Multiplicación
División
Punto flotante
Paralelismo y aritmética del computador: asociatividad
Caso real: punto flotante en el x86
Falacias y errores habituales
Conclusiones finales
Perspectiva histórica y lecturas recomendadas
Ejercicios

4. El procesador
Introducción
Convenios de diseño lógico
Construcción de un camino de datos
Esquema de una implementación simple
Descripción general de la segmentación
Camino de datos segmentados y control de la segmentación
Riesgos de datos: anticipación frente a bloqueos
Riesgos de control
Excepciones
Paralelismo y paralelismo a nivel de instrucciones avanzado
Casos reales
El pipeline del AMD Opteron X4 (Barcelona)
Tema avanzado
Una introducción al diseño digital utilizando un lenguaje de descripción hardware para describir
y modelar un pipeline y más figuras sobre segmentación
Falacias y errores habituales
Conclusiones finales
Perspectiva histórica y lecturas recomendadas
Ejercicios

5. Grande y rápida: aprovechamiento de la jerarquía de memoria
Introducción
Principios básicos de las caches
Evaluación y mejora de las prestaciones de la cache
Memoria virtual
Un marco común para las jerarquías de memoria
Máquinas virtuales
Utilización de una máquina de estados finitos para el control de una cache sencilla
Paralelismo y jerarquías de memoria: coherencia de cache
Material avanzado: implementación de controladores de cache
Casos reales: las jerarquías de memoria del AMD Optaron X4 (Barcelona) y del Intel Nehalem
Falacias y errores habituales
Conclusiones finales
Perspectiva histórica y lecturas recomendadas
Ejercicios

6. Almacenamiento y otros aspectos de la E/S
Introducción
Confiabilidad, fiabilidad y disponibilidad
Almacenamiento en disco
Almacenamiento Flash
Conexión entre procesadores, memoria y dispositivos de E/S
Interfaz de los dispositivos de E/S al procesador, memoria y sistema operativo
Medidas de las prestaciones de la E/S: ejemplos de discos y sistema de ficheros
Diseño de un sistema de E/S
Paralelismo y E/S: conjuntos redundantes de discos económicos
Casos reales: servidor Sun Fire x4150
Aspectos avanzados: redes
Falacias y errores habituales
Conclusiones finales
Perspectiva histórica y lecturas recomendadas
Ejercicios

7. Multinúcleos, multiprocesadores y clústeres
Introducción
La dificultad de crear programas de procesamiento paralelo
Multiprocesadores de memoria compartida
Clústeres y otros multiprocesadores de paso de mensajes
Ejecución multihilo en hardware
SISO, MIMD, SIMD, SPMD y procesamiento vectorial
Introducción a las unidades de procesamiento gráfico
Introducción a las topologías de redes para multiprocesadores
Programas de prueba para multiprocesadores
Roofline: un modelo de prestaciones sencillo
Casos reales: evaluación de cuatro multinúcleos con el modelo Roofline
Falacias y errores habituales
Conclusiones finales
Perspectiva histórica y lecturas recomendadas
Ejercicios

APÉNDICES
A. GPUs para gráficos y cálculo
B. Ensambladores, enlazadores y el simulador SPIM
C. Conceptos clásicos de diseño lógico
D. Implementación del control en hardware
E. Estudio de arquitecturas RISC para ordenadores de sobremesa, servidores y sistemas empotrados

Glosario
Lecturas recomendadas