計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-wenkub
2023-04-28 23:15:06 本頁面
【正文】 – 環(huán)境上（方法、手段等） ? 講解：從問題出發(fā)、以例子說明 ? 演示：少文多圖、動(dòng)比靜好 ? 實(shí)驗(yàn)：自主設(shè)計(jì)、體現(xiàn)創(chuàng)新 ? 習(xí)題：驗(yàn)證所學(xué)、啟發(fā)思考 ? 網(wǎng)站：課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充 ? 答疑：形式多樣、方便有效 ?一流的師資隊(duì)伍 ?一流的教學(xué)內(nèi)容 ?一流的教學(xué)方法 ?一流的教材 ?一流的教學(xué)管理 什么樣的糕點(diǎn)是精品？ 好看、好吃、吃的環(huán)境好 有利于學(xué)生成才的才是“精品”！ 如何建設(shè)“精品課程”？ ? 態(tài)度是最基本的要素 – 喜歡當(dāng)老師，喜歡上課 – 愿意把時(shí)間花在教學(xué)上 – 看到好東西（有用的知識(shí)）有強(qiáng)烈的“分享、傳授”的沖動(dòng) – 上課時(shí)看到學(xué)生點(diǎn)頭是最大的快慰 – 把每次上課看成是一次“舞臺(tái)演出”，成功的“演出”會(huì)帶來快樂，失敗的“演出” 會(huì)想辦法下次演得“成功” – 把所授課程看成是奉獻(xiàn)給學(xué)生的“糕點(diǎn)” – 希望我的學(xué)生能“吃到最好的糕點(diǎn)” 有人認(rèn)為在教學(xué)上花時(shí)間動(dòng)腦筋不如寫篇論文或申請(qǐng)個(gè)項(xiàng)目實(shí)惠 但是 教學(xué)上的投入一定會(huì)有效果，至少學(xué)生一定會(huì)受益 南京大學(xué)本科生“計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程建設(shè)情況 要建成真正的“精品”一定是需要花心思、下功夫的！ 多核 / 眾核 CPU帶來的變化 ? Old：自下而上設(shè)計(jì)（硬件 → 軟件 ） ? New：一同設(shè)計(jì)（協(xié)同） ? Old: 自上而下透明（層次化） ? New: 雙向感知（扁平） ? Old: 編譯 —充分利用硬件資源，提高效率 ? New: 編譯 —同時(shí)分配資源，充分挖掘數(shù)據(jù)局部性 ? Old OS ：調(diào)度對(duì)多核和共享資源不敏感 。 體系結(jié)構(gòu)面臨挑戰(zhàn)和機(jī)遇 要求培養(yǎng)的學(xué)生能夠： 適應(yīng)新的時(shí)代要求，抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)。R), 2nd edition ? Reading assignments on web page TEXT BOOKS Components amp。 Design Techniques for Digital System 課程調(diào)整思路 ? 模型機(jī) 大型機(jī) → 小型機(jī) → 微機(jī) +并行處理 → 微機(jī) +多核 +并行 ? 課程設(shè)置 組成結(jié)構(gòu) → 組成 +結(jié)構(gòu) → 組成結(jié)構(gòu) +高級(jí)結(jié)構(gòu) ? 教材 自編 → 國內(nèi) → 國外 → 國內(nèi) +國外 → 國外 → 自編 ? 實(shí)驗(yàn) 無 → 面包板（驗(yàn)證性） → 編程設(shè)計(jì) + FPGA板（自主設(shè)計(jì)） + 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) ? 教學(xué)手段 粉筆 → 靜態(tài)幻燈片 +粉筆 → 幻燈片 +粉筆 +動(dòng)畫 → 幻燈片 +黑板粉筆 +動(dòng)畫 +郵件 +課程網(wǎng)站 逐步實(shí)施雙語教學(xué)，并將課程納入課程群體系建設(shè)之中 課程內(nèi)容在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置 I/O system Processor Compiler Operating System (Windows 2K) Application (ex: browser) Digital Design Circuit Design Instruction Set Architecture Datapath amp。 例如，在指令執(zhí)行過程中， CPU怎樣檢測(cè)到“缺頁” 、“非法操作碼”、“溢出”等異常，如何由硬件轉(zhuǎn)到軟件（操作系統(tǒng)）執(zhí)行？ 四、結(jié)合指令流水線闡述編譯優(yōu)化技術(shù) “編譯技術(shù)”課程中通常不涉及基于流水線的編譯優(yōu)化技術(shù) 本課程結(jié)合指令在流水線中的執(zhí)行情況可清晰說明如何優(yōu)化 教學(xué)內(nèi)容及其組織思路（續(xù)） 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及其設(shè)計(jì)思路 – 編程和模擬實(shí)驗(yàn) （隨課堂教學(xué)一起） ? 通過 C語言編程理解相關(guān)概念，例如： 數(shù)據(jù)的表示與轉(zhuǎn)換、溢出異常、字符串處理、堆區(qū)的申請(qǐng)和釋放、棧區(qū)的申請(qǐng)和釋放分、內(nèi)存泄漏 、 缺頁（ page fault）異常、復(fù)合數(shù)據(jù)類型（ array和 struct）的機(jī)器級(jí)表示、訪問局部性、虛擬地址空間劃分等 ? 通過 MIPS模擬器理解 ISA及單步跟蹤等概念 ? 通過 cache模擬器理解 cache對(duì)系統(tǒng)性能的影響 ? 通過 VM模擬器理解 VM對(duì)系統(tǒng)性能的影響 – 硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： DE270上進(jìn)行的基于 FPGA的實(shí)驗(yàn) （專門課程） ? 功能部件設(shè)計(jì)： 32個(gè) 32位寄存器組、 32位 ALU、 32位桶型移位器 等 ? 單周期 CPU（ 15條不同類別指令）、多周期 CPU（ 19條不同類別指令） ? 大作業(yè)： 22條五級(jí)流水線 CPU（帶轉(zhuǎn)發(fā)和阻塞功能） – 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程：為少數(shù)感興趣同學(xué)開設(shè) ? CPU設(shè)計(jì)、 ISA模擬器設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)等 正在調(diào)研 Altera DE2/70開發(fā)板 ? 安裝了一片擁有 70000 個(gè)邏輯單元的 Cyclone174。 即：依照 “最簡(jiǎn)單的 IAS計(jì)算機(jī) CPU→ 總線式 CPU→ 單周期 CPU→ 多周期 CPU→ 基本流水線 CPU→ 動(dòng)態(tài)超標(biāo)量超流 水線 CPU”的次序，以 “ MIPS”
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