計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（ComputerArchitecture）講課教師：龍翔講課教師：龍翔 白躍彬白躍彬計算機學(xué)院 計算機科學(xué)技術(shù)系引 言 課程的地位和目標(biāo)課程的地位和目標(biāo) 課程安排和課程安排和主要內(nèi)容主要內(nèi)容 課程安排和參考書目課程安排和參考書目課程名稱課程名稱 Computer Architecture 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 計算機體系結(jié)構(gòu)計算機體系結(jié)構(gòu) 建筑物的設(shè)計或式樣建筑物的設(shè)計或式樣, 通常指一個系統(tǒng)的外貌通常指一個系統(tǒng)的外貌研究內(nèi)容研究內(nèi)容 從外部來研究計算機系統(tǒng)從外部來研究計算機系統(tǒng) 使用者所看到的物理計算機的抽象使用者所看到的物理計算機的抽象 編寫出能夠在機器上正確運行的

2、程序所必須編寫出能夠在機器上正確運行的程序所必須 了解到的計算機屬性了解到的計算機屬性“Computer architecture is the computer as seen by the user”- Amdhal et al, (64)“The architecture of a computer is the interface between the machine and the software”- Andris Padges IBM 360/370 Architect地位和目標(biāo)地位和目標(biāo)CC1991（92個主領(lǐng)域）個主領(lǐng)域） CC2001（14個主領(lǐng)域）個主領(lǐng)域） 離散數(shù)學(xué)（

3、預(yù)備知識）離散結(jié)構(gòu)（DS）程序設(shè)計語言引論程序設(shè)計基礎(chǔ)（PF）算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法與復(fù)雜性（AL）計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（AR）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OS）網(wǎng)絡(luò)計算（NC）程序設(shè)計語言程序設(shè)計語言（PL）人機通信人機交互（HC）圖形學(xué)和可視化計算（GV）人工智能與機器人學(xué)智能系統(tǒng)（IS）數(shù)據(jù)庫與信息檢索信息管理（IM）軟件方法學(xué)與工程軟件工程（SE）社會、道德和職業(yè)的問題社會和職業(yè)的問題（SP）數(shù)值與符號計算科學(xué)計算（SC）IEEE/ACM 課程大綱關(guān)于計算機學(xué)科主領(lǐng)域的劃分比較課程大綱關(guān)于計算機學(xué)科主領(lǐng)域的劃分比較學(xué)科方向?qū)W科方向 一級學(xué)科一級學(xué)科 1 個：個： 計算機科學(xué)

4、與技術(shù)計算機科學(xué)與技術(shù) 二級學(xué)科二級學(xué)科 3 個：個： 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 計算機軟件及理論計算機軟件及理論 計算機應(yīng)用技術(shù)計算機應(yīng)用技術(shù) 本課程目標(biāo) 建立計算機系統(tǒng)的完整概念 學(xué)習(xí)計算機系統(tǒng)的分析方法和設(shè)計方法 了解計算機系統(tǒng)的最新研究成果 使同學(xué)在具有一定的軟硬件知識基礎(chǔ)上能綜合認(rèn)識計算機系統(tǒng)的軟硬件功能分配與各種不同結(jié)構(gòu)類型機器的特性和性能評價方法。為研究、開發(fā)、應(yīng)用高級計算機系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。地位和目標(biāo)地位和目標(biāo)與其他學(xué)科的交叉與其他學(xué)科的交叉 學(xué)科交叉學(xué)科交叉：計算機組成、計算機操作系統(tǒng)、匯編語計算機組成、計算機操作系統(tǒng)、匯編語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、微計算機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、言、數(shù)據(jù)結(jié)

5、構(gòu)、微計算機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、 新內(nèi)容：新內(nèi)容：超標(biāo)量處理機、超流水線處理機、超標(biāo)量處理機、超流水線處理機、VLIW處理機、向量處理機、并行處理機、多處理機、互處理機、向量處理機、并行處理機、多處理機、互連網(wǎng)絡(luò)、連網(wǎng)絡(luò)、 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)正處于變革時期計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)正處于變革時期 軟件軟件-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-實現(xiàn)技術(shù)實現(xiàn)技術(shù), 兩頭發(fā)展，快中間慢兩頭發(fā)展，快中間慢 非馮計算機正興起非馮計算機正興起 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展時期已經(jīng)到來系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展時期已經(jīng)到來第一章 基礎(chǔ)知識第二章 數(shù)據(jù)表示與指令系統(tǒng)第三章 輸入輸出系統(tǒng)第四章 存儲體系第五章 重疊、流水和向量處理機第六章 并行處理機和相聯(lián)處理機第七章 多

6、處理機第八章 具有現(xiàn)代特色的計算機主要內(nèi)容主要內(nèi)容 所謂的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是指所謂的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是指程序員程序員所所看到的看到的計算機系統(tǒng)的屬性計算機系統(tǒng)的屬性, 即即概念性結(jié)構(gòu)概念性結(jié)構(gòu)和和功能特性功能特性，這里這里 程序員程序員：是指匯編語言的程序員：是指匯編語言的程序員 看到的看到的：是指程序員編寫出能在機器上正確運：是指程序員編寫出能在機器上正確運行的程序行的程序 所必須了解到所必須了解到的。的。 因此，學(xué)好計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是優(yōu)秀程序員駕因此，學(xué)好計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是優(yōu)秀程序員駕馭計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)。馭計算機系統(tǒng)的基礎(chǔ)。教學(xué)安排教學(xué)安排n課內(nèi)：課內(nèi)：36學(xué)時學(xué)時n課內(nèi)外學(xué)時比例：課內(nèi)課

7、內(nèi)外學(xué)時比例：課內(nèi)1：課外：課外1 除完成作業(yè)之外，還要多看參考書除完成作業(yè)之外，還要多看參考書 多看高質(zhì)量文章，了解國內(nèi)外最新研究成果和發(fā)多看高質(zhì)量文章，了解國內(nèi)外最新研究成果和發(fā)展動態(tài)展動態(tài)n講課分工：講課分工：白老師講前白老師講前4章，龍老師講后章，龍老師講后4章。章。教材：教材： 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（第三版）計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（第三版） 李學(xué)干李學(xué)干 編著；西安電子科技大學(xué)出版社編著；西安電子科技大學(xué)出版社 主要參考書：主要參考書： 計算機組織與體系結(jié)構(gòu)計算機組織與體系結(jié)構(gòu)性能設(shè)計性能設(shè)計(第六第六版版)，William Stallings著，張昆藏等譯著，張昆藏等譯 2005年1月出版，清華

8、大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(第二版第二版) ，鄭緯民，湯志忠，鄭緯民，湯志忠等編著，清華大學(xué)出版社等編著，清華大學(xué)出版社教材和參考書目教材和參考書目 其它參考書：其它參考書：(1)David A. Patterson and John L. Hennessy, Computer Architecture: A Quantitative Approach 2 Ed. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers 中文譯本：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：一種定量的方法中文譯本：計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：一種定量的方法(第二版第二版)，清華大學(xué)出版社，清華大

9、學(xué)出版社 (2)Kai Hwang，Advanced Computer Architecture Parallelism Scalability Programmability 中文譯本：高等計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：并行性中文譯本：高等計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：并行性 可擴可擴展性展性 可編程性，清華大學(xué)出版社、廣西科學(xué)技可編程性，清華大學(xué)出版社、廣西科學(xué)技術(shù)出版社術(shù)出版社參考書目參考書目主講教師基本信息主講教師基本信息 主講教師：龍翔主講教師：龍翔 教授教授 計算機學(xué)院計算機科學(xué)技術(shù)系系主任計算機學(xué)院計算機科學(xué)技術(shù)系系主任 嵌入式實驗室嵌入式實驗室 Email：主講教師基本信息（續(xù)）主講教師基本信息（續(xù)） 主講教師：白躍彬主講教師：白躍彬 副教授副教授 計算機學(xué)院計算機科學(xué)技術(shù)系計算機學(xué)院計算機科學(xué)技術(shù)系 計算機體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗室計算機體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗室（中德軟件技術(shù)聯(lián)合研究所）（中德軟件技術(shù)聯(lián)合研究所） 辦公地點辦公地點: 體育館南配樓體育館南配樓404室室 世寧大廈世寧大廈16層層 電話：電話：82339990（0） Email