計算機系統(tǒng)導論

（計算機組成與結(jié)構(gòu)）

—概述教材：RandalE.BryantDavidR.O’Hallaron著.龔奕利等譯.

深入理解計算機系統(tǒng)(原書第2版).機械工業(yè)出版社,2011.1

一、本課程教學目標

本課程的目的是以如何深入了解計算機系統(tǒng)中一些底層的實現(xiàn)，引導程序員編寫更高效的程序為主要目標：

1、成為更有效率的程序員

1）能夠更有效的找出并且消除程序中的bug；

2）能夠更好的進行程序性能調(diào)優(yōu)；

2、為以后的計算機類“系統(tǒng)”級課程——編譯系統(tǒng)、操作系統(tǒng),、網(wǎng)絡、計算機體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)等，做好準備。

3、講授計算機內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，涉及的主題包括C和匯編語言編程，內(nèi)存管理，如何將更高一級的程序翻譯成機器語言，計算機組織，緩存，性能測量，網(wǎng)絡編程，并行。

4、作為程序員為了創(chuàng)建高性能的編譯器、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫乃至應用程序，對計算機組成應有的深刻理解。

5、本課程通過實驗與項目，學生將獲得設計復雜工程問題解決方案，設計工具與方法的掌握，設計滿足特定需求的復雜系統(tǒng)的基本素養(yǎng)和能力的提高。強烈建議閱讀教材P1的第2和第3自然段！

計算機的運算

——結(jié)構(gòu)設計者的視角如何設計出高性能的運算電路32-bitMultiplier數(shù)字的表示用有限字長當數(shù)值太大時，運算將溢出voidshow_squares(){intx;for(x=5;x<=5000000;x*=10)printf("x=%dx^2=%d\n",x,x*x);}x= 5 x2= 25x= 50 x2= 2500x= 500 x2= 250000x= 5000 x2= 25000000x= 50000 x2= -1794967296x= 500000 x2= 891896832x= 5000000 x2= -1004630016計算機運算

——程序設計者的視角存儲系統(tǒng)

——結(jié)構(gòu)設計者的視角Builder’sPerspective要做很多艱難的設計決策部件之間的復雜的權衡和相互作用MainmemoryDiskL1i-cacheL1d-cacheRegsL2unifiedcacheCPUWritethroughorwriteback?Directmappedorsetindexed?Howmanylines?Virtualorphysicalindexing?Synchronousorasynchronous?存儲系統(tǒng)MemorySystem

——程序員的視角分層的存儲器組織結(jié)構(gòu)性能取決于訪問模式包括如何單步調(diào)試多維數(shù)組voidcopyji(intsrc[2048][2048],intdst[2048][2048]){inti,j;for(j=0;j<2048;j++)for(i=0;i<2048;i++)dst[i][j]=src[i][j];}voidcopyij(intsrc[2048][2048],intdst[2048][2048]){inti,j;for(i=0;i<2048;i++)for(j=0;j<2048;j++)dst[i][j]=src[i][j];}5.2ms162ms30timesslower!(Measuredon2.7GHzIntelCorei7)教師與助教聯(lián)系信息教學進程表考試與記分規(guī)則總評成績＝“平時成績1”*40%＋“平時成績2”*30%＋“期末考試”*30%其中：平時成績1＝作業(yè)成績*25%＋期中考試*25%+小班討論*50%平時成績2＝實驗成績期末考試

＝期末考試成績

以上各項均達到最低要求,總評方可通過。

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