S004231-计算机结构

时间:2020-02-09浏览:128

研究生课程开设申请表

院(系、所): 信息科学与工程学院课程申请开设类型: 新开    重开□     更名

课程

名称

中文

计算机体系结构

英文

Computer Architecture

待分配课程编号

S004231

课程适用学位级别

博士


硕士

总学时

32

学分

2

实践环节


用机小时


课程类别

公共基础


专业基础


专业必修


专业选修

开课院()

信息科学与工程学院

开课学期

考试方式

大作业

课程负责人

教师

姓名

王向阳

职称

副研究员

e-mail

xywang@seu.edu.cn

网页地址


授课语言

中文

课件地址


适用学科范围

通信芯片与微系统

所属一级学科名称

信息与通信工程

实验(案例)个数


先修课程

数字电路,计算机系统工程

教学用书

教材名称

教材编者

出版社

出版年月

版次

主要教材

自编讲义





主要参考书

Computer Architecture: A Quantitative Approach

John Hennessy and David Patterson

Elsevier Pte Ltd.

2012

5

Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface

David Patterson and John Hennessy

Elsevier Pte Ltd.

2014

5







一、教学目标和要求:

本课程通过授课与讨论相结合的方式,深入介绍计算机系统的基本原理与体系结构。本课程讨论计算机硬件的基本设计和体系结构,着重分析计算机软件与硬件接口的指令集架构级别和计算硬件微架构级别的计算机体系结构的设计。本课程的教学目标是讲解从移动电子设备到仓库级数据中心采用的先进的系统级计算机体系结构技术,内容涵盖主存储器系统,先进缓存层次结构,处理器流水线,系统互联,存储器组织与并行,虚拟化,功率管理,数据中心硬件和软件架构,可靠性和性能评估等。

二、教学大纲(含章节目录):

第一章:概述(4学时)。介绍计算机系统的基本设计与体系结构,量化设计与分析基础,分析不同层级的计算机系统架构设计,计算机性能与功耗。

第二章:指令集体系结构(4学时)。介绍计算机指令集体系结构的基本原理,ISA层级的计算机软件与硬件接口,微体系结构层级的计算机硬件。

第三章:存储器层次结构设计(4学时)。介绍计算机存储器技术与优化,虚拟存储器与虚拟机,缓存性能的高级优化方法,存储器层次结构的设计。

第四章:处理器流水线(4学时)。介绍计算处理器的流水线处理技术,流水线的数据通道与控制,数据竞争与控制竞争。

第五章:指令级并行(4学时)。介绍指令级并行的基本原理,指令级的基本编译器技术,动态调度克服数据竞争,指令级并行与存储器系统。

第六章:向量、SIMDGPU体系结构中的数据级并行(4学时)。介绍向量体系结构,SIMD指令集多媒体扩展,图形处理器的典型体系结构。

第七章:多处理器与线程级并行(4学时)。介绍多处理器体系结构,集中式共享存储器体系结构,对称共享存储器多处理器,分布式共享存储器和目录式一致性。

第八章:以仓库级计算机开发请求级与数据级并行(4学时)。介绍仓库级计算机的编程模型与工作负载,仓库级计算机的体系结构,仓库级计算机的物理基础设施,云计算与公用计算回报。

三、教学周历:


周次

教学内容

教学方式

 1

概述

教授/讨论

 2

指令集体系结构

 3

存储器层次结构设计

 4

处理器流水线

 5

指令级并行

 6

向量、SIMDGPU体系结构中的数据级并行

 7

多处理器与线程级并行

 8

以仓库级计算机开发请求级与数据级并行



填表说明:1.以上一、二、三项内容将作为中文教学大纲,在研究生院中文网页上公布,四、五内容将保存在研究生院。2.开课学期为:春季、秋季或春秋季。3.授课语言为:汉语、英语或双语教学。4.适用学科范围为:公共,一级,二级,三级。5.实践环节为:实验、调研、研究报告等。6.教学方式为:讲课、讨论、实验。7.课件地址指在网络上已经有的课程课件地址。8.主讲教师简介主要为基本信息(出生年月、性别等)、研究方向、教学与科研成果,以100500字为宜。

四、主讲教师简介:

王向阳:男,19716月生。东南大学信息科学与工程学院副研究员、硕士生导师。主要研究方向为移动通信系统与无线通信中的信号处理技术。

五、任课教师信息(包括主讲教师):

任课

教师

学科

(专业)

办公

电话

住宅

电话

手机

电子邮件

通讯地址

邮政

编码

王向阳

通信与信息系统




xywang@seu.edu.cn

南京东南

大学信息学院

210096



六、课程开设审批意见

院(系、所)学位评定分委员会审核意见:







负责人签字:

日期:200年    月    日

院(系、所)负责人意见:







负责人签字:

日期:200年    月    日

研究生院培养办审批意见(包括课程申请者已开研究生课程及同一学期开设研究生课程门数、全校同类课程情况等)








负责人签字:

日期:200年    月    日

研究生院审批意见:








负责人签字:

日期:200年    月    日

说明: 1.研究生课程重开、更名申请也采用此表。表格下载:http:/seugs.seu.edu.cn/down/1.asp

2.此表一式三份,交研究生院、院(系)和自留各一份,同时提交电子文档交研究生院。

       3.没有学位评定分委员会机构的院(系、所),可以由院(系、所)学术分委员会审核。


Graduate Course Syllabus

Course Serial NumberS004231 School(or Department)Information Sci.&Eng.


Course Title

in Chinese

计算机体系结构

 in English

Computer Architecture

Course Number

S004231

Type of Degree Suitable

Master of Engineering

Total Hours

32

Class Hours

32

Credit

2

Practice or Experiments


Computer-using Hours


Department

Information Science and Engineering

Semester

Spring

Form of Exam

Course Projects

Chief

Lecturer

Name

XiangyangWang

Professional Title

Associate Professor

E-mail

xywang@seu.edu.cn

Personal Website


Course Language

Chinese

Teaching Material Website


Class of Discipline

Communications chip and micro-systems

Title of Discipline

Information and communications engineering

Number of Experiments


Preliminary Courses

Digital circuit, Computer system principle

Teaching Reference Books

Book Title

Author

Publishing House

Year of Publication

Edition Number

Main Textbook

Slides





Main Reference Books

Computer Architecture: A Quantitative Approach

John Hennessy and David Patterson

Elsevier Pte Ltd.

2012

5

Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface

David Patterson and John Hennessy

Elsevier Pte Ltd.

2014

5







I.  CourseObjects and Requirements:

Through lectures and discussions, this course will intensively introduce the fundamentals of computer architecture. This course will discuss the basic design, or architecture, of computer systems, which involve architecture design at many levels. This course will focus on the instruction set architecture (ISA) level (the interface between the software and computing hardware) and the micro-architecture level (the computing hardware itself). This course focuses on advanced, system-level architecture techniques for devices ranging from portable electronics to warehouse-scale datacenters. It covers topics such as main memory systems, advanced cache hierarchies, processor pipelining, system interconnect, memory organization parallelism, virtualization, power management, datacenter hardware and software architecture, and reliability and performance evaluation.

II. Course Syllabus (chapters, including sections)  

Chapter 1: Introduction. To introduce basic design or architecture of computer systems,  fundamentals of quantitative design and analysis,  architecture design at different levels, performance and power metric..

Chapter 2: Instruction Set Architecture. To introduce principle of instruction set architecture(ISA),  interface between software and computing hardware at ISA level,  computing hardware at micro-architecture level.

Chapter 3: Memory Hierarchy Design. To introduce memory technology and optimization, virtual memory and machines, advanced cache performance optimization, memory hierarchy design.

Chapter 4: Processor Pipeline. To introduce processor pipelining, data path and control, data hazards and control hazards.

Chapter 5: Instruction-Level Parallelism. To introduce fundamental instruction-level parallelism, basic compiler techniques for exposing ILP, dynamic scheduling for data hazards, ILP memory subsystem.

Chapter 6: Data-Level Parallelism in Vector, SIMD, and GPU Architectures. To introduce vector architecture, SIMD instruction set extensions for multimedia, GPU architectures.

Chapter 7: Multiprocessors and Thread-Level Parallelism. To introduce multiprocessor architecture, centralized shared-memory architectures, symmetric shared-memory multiprocessors, distributed shared-memory and directory-based coherence.

Chapter 8: Warehouse-Scale Computers to Exploit Request-Level and Data-Level Parallelism. To introduce programming models and workloads for warehouse-scale computers, computer architecture of warehouse-scale computers, physical infrastructure of warehouse-scale computers, cloud computing and the return of utility computing.


III. Teaching Calendar


Week

 Course Contents

Teaching Method

1

 Introduction of computer architectures

Lecture & discussion

2

 Instruction Set Architecture

 ;

3

 Memory Hierarchy Design

 ;

4

 Processor Pipeline

 ;

5

 Instruction-Level Parallelism

 ;

6

 Data-Level Parallelism in Vector, SIMD, and GPU Architectures

 ;

7

 Multiprocessors and Thread-Level Parallelism

 ;

8

 Warehouse-Scale Computers to Exploit Request-Level and Data-Level Parallelism

 ;

9


 ;

 Note:The teaching calendar is not compulsory temporarily for specialty courses for doctor degree.

IV. Resume of the Chief Lecturer

Xiangyang Wang, Associate Professor in the School of Information Science and Engineering, Southeast University, Director of Master graduate student. The research interests cover mobile communications and signal processing in wireless communication systems.


2:新开课程请填写以上英文教学大纲,该内容将在英文网页上刊登。

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