课程申请详细信息

课程代码 :

X210501

课程名称 :

高等计算机系统结构

课程英文名称 :

Advanced Computer Architecture

课程简称:

类型 :

院系

开课学期:

秋季

学科/院系:

(210)电子信息与电气工程学院(微电子学院)

课程学分:

3

是否跨学期 :

否

总学时:

54

实验课学时 :

讨论学时 :

周学时 :

课程性质 :

专业课

课程层次 :

硕士课程

课程分类 :

全日制课程

课程类型 :

硕士学位课

考试方式:

上课方式:

课程教材语种类型:

授课语言类型:

成绩等级 :

通过不通过

是否绩点统计 :

否

开课状态 :

开课

任课老师:

课程简介 :

本课程将主要讲述计算机设计与性能评估中的量化方法。为了帮助学生理解设计规则和思想，本课程将运用和讨论各种主流的实例来分析如何设计指令集、高速缓存系统、内存系统、多处理器系统、存储系统、输入输出系统、和网络互联等。本课程的另外一个重点是运用在高性能处理器中的指令级并行的技术。此外，本课程还将涉及嵌入式系统的基本原理和设计规则。

课程英文简介:

The major body of the course covers the quantitative principles of computer design and performance measurement. Real-world examples in the main stream are used and explained to demonstrate the ideas behind instruction set design, cache systems, memory systems, multiprocessor systems, storage systems, I/O and networks. Another focus is on technologies to exploit instruction level parallelism in high-performance processors. The course also touches on basic principles of embedded systems.

教学大纲:

第一章计算机设计基础本章介绍计算机设计与性能评估的量化研究方法的基本概念。也将介绍计算机技术的发展如何影响计算机系统的成本。本章最后将简要分析台式机、服务器和嵌入式系统的性能和成本的关系，以及嵌入式系统的功耗效率。学生需要熟练掌握计算机设计与性能评估的量化研究方法的基本概念，深入了解其他内容。第二章指令集设计原理和实例第二章具体介绍指令集设计的原理和实例。由于MIPS64体系结构在本课程中将作为典型范例，本章将详细介绍MIPS64的体系结构，并针对指令集给出基于SPEC2000基准程序的量化结果。另外，DSP处理器的体系结构也将简单介绍。与体系结构密切相关的是编译器技术。它对传统指令集、DSP指令集以及多媒体指令集都有影响。本章将以Trimedia TM5200为例介绍这种影响的结果。学生需要熟练掌握MIPS体系结构和指令集，深入了解其他内容。第三章指令级并行和动态利用本章介绍如何在硬件设计上充分发挥高兴能处理器中的指令级并行性。其中包括超标量执行、分支预测、投机、动态调度以及相关的编译器技术。本章将以Intel Pentium系列作为主要范例。学生需要熟练掌握在硬件上开发指令集并行性的原理，并深入了解其他内容。第四章运用软件手段开发指令级并行本章介绍如何采用软件方法上充分发挥高兴能处理器中的指令级并行性。其中包括静态的分支预测、静态的多指令发送、高级编译支持以及编译时的硬件支持。本章将以IA-64体系结构作为主要范例。学生需要熟练掌握采用软件方法开发指令集并行性的原理，并深入了解其他内容。第五章内存层次设计本章首先简要综述高速缓存原理。然后根据目前的主要难点，来分类介绍内存层次的各种优化方法。本章除了介绍传统处理器如Alpha 21264、AMD Athlon、Intel Pentium III 和Pentium 4的内存系统之外，本帐还将介绍Playstation-2以及Sun Fire 6800服务器的内存实例。本章也将通过举例描述如何优化动态RAM的带宽。最后给出在多媒体应用、服务器应用和台式机上高速缓存的具体性能。学生需要熟练掌握高速缓存工作原理，和内存优化和动态RAM带宽优化的原理，并深入了解其他内容。第六章多处理器和线程级并行本章讨论多处理器系统，并着重介绍共享内存的体系结构。本章先介绍线程级并行的应用领域，然后探讨对称时体系结构和分布式体系结构的原理和性能。本章进一步介绍同步、内存一致性模型和多线程(包括同时多线程)原理。其中将以Sun公司的Wildfire设计为例分析分布式体系结构。学生需要熟练掌握共享内存体系结构的原理、线程级并行性原理和内存一致性模型，并深入了解其他内容。第七章存储系统本章首先介绍排队论的基本理论和输入输出系统的基准程序。然后介绍可靠性和可用性的概念、可用性基准程序和实际系统的崩溃统计，并讨论RAID系统。本章还将描述嵌入式系统和服务器的总线系统。另外，本章还运用不同的性能假设来具体分析输入输出系统的5个范例。学生需要熟练掌握排队论的基本理论、输入输出系统的基准程序和可靠性及可用性的概念，并了解其他内容。第八章互联网络和计算机群组本章从计算机体系结构的视角来介绍计算机网络，重点在于基本术语和基本原理。本章首先介绍有关局域网、存储域网和广域网的设计基本原理，然后概要描述英特网的技术。本章后半部分深入讨论计算机群组的原理、在科学和数据库运算应用方面的优缺点，并详细评估计算机群组的成本与性能关系，包括计算机占用物理空间和网络带宽。学生需要熟练掌握计算机网络和计算机群组的基本术语和基本原理，并了解其他内容。

教学进度:

考试大纲:

课程成绩由平时成绩、项目成绩和笔试成绩组成。平时成绩占25%。由课程习题完成程度决定。项目成绩占25%, 按项目完成程度决定。项目报告出了书面报告外，还可能有口头报告或演示。笔试成绩占50%, 按期末考试的笔试试卷完成情况决定。对出勤次数超过75%的学生可以考虑笔试成绩加额外5%。