计算机系统结构
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课程评价
spContent=华中科技大学系统结构学科是国家重点学科，本课程融入了系统结构国家重点学科多年的研究成果，采用问题导向， 培养学生完成问题发现、分析和解决、量化评估的闭环过程，引导学习者从系统层次加深对计算机系统相关问题的理解，提升研究生入学计算机系统结构备考能力。
—— 课程团队
课程概述

“计算机系统结构”是计算机科学与技术一级学科的核心专业课程，具有内容抽象、内容发展变化快、知识结构变化快、与技术工程结合紧密等特点，在计算机科学与技术学科系列课程中对培养学生水平和质量起到重要作用。课程强调从“总体结构、量化分析”角度研究计算机系统，掌握计算机体系结构的基本概念和发展历程、计算机系统性能量化分析方法、典型指令系统的设计方法、指令流水线的体系结构和性能优化方法、存储层次结构以及Cache设计和性能优化方法，了解输入输出系统性能和可靠性优化方法、多处理机系统和集群系统体系结构、当前主流新型计算机体系结构的关键技术和影响主要因素等主要内容。详细讨论计算机系统结构定量、定性的分析方法、设计方法和研究方法。课程着力加深学生对“系统全局”的认知能力，有效增强学生计算机系统的设计、优化、评估能力，强调平衡和折中的系统设计核心理念和量化思考方式。课程主要教学内容基础性和先进性并重，与复杂工程问题特征相呼应，通过掌握分析问题、建立抽象模型、模型分析和优化的思考方法，培养学生具有计算机系统复杂工程构建过程的能力。

授课目标

通过相关教学活动，帮助学生掌握计算机系统结构中的基本概念、基本理论、基本方法，在计算机系统层次结构上深入理解计算机，提升学生计算机系统的分析与设计能力，学习平衡和折中的系统设计核心理念和量化思考方式，增强系统设计、分析和评估能力。


课程的具体目标包括：

目标1：使学生深刻理解Amdal定律，掌握量化分析基本概念和方法；能运用量化分析方法，对计算机系统瓶颈问题进行描述、抽象以及模型构建、优化、评估。

 

目标2：使学生学习“量化分析—系统优化—并行处理—层次结构”的问题求解过程。掌握CPU流水线结构和定量、定性分析方法、指令级并行的软硬件技术、存储层次结构与高速缓冲存储器优化调度、评估方法、多核/众核体系结构及典型实例（如GPU）、多处理机等, 能运用平衡和折中的系统设计核心理念和量化思考方式，针对计算机系统的瓶颈，强调具备对计算机系统分析问题和解决问题的能力和构建计算机系统复杂工程的能力。

目标3：使学生增强理论结合实际的能力，理解计算机系统结构技术发展的内涵。以最新的计算机体系结构技术研究进展为案例，掌握计算机体系结构关键核心技术研究思路，学会用软硬件协同的方法优化计算机系统的并行性。

课程大纲
预备知识

本课程的学习需要计算机组成原理、操作系统和数据结构等前导课程的知识和技术支撑。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项：

1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1.《Computer Architecture：A Quantitative Approach（原书第6版）》，John L. Hennessy & David A. Patterson著

2.《Computer Organization and Design RISC-V Edition: The Hardware Software Interface》，David A. Patterson & John L. Hennessy 著

3.《Computer Systems: A Programmer's Perspective 3rd Edition》，Randal Bryant & David O'Hallaron著

4. https://inst.eecs.berkeley.edu/~cs152/

(UC Berkeley, Computer Architecture and Engineering)

5. https://www.eceNaNu.edu/~ece447/

(Carnegie Mellon, Introduction to Computer Architecture)

常见问题


1.如何学好计算机系统结构?

只要按照要求观看视频、完成作业讨论、章节测试，就能提升自己的硬件设计能力，克服畏惧心理。

2.不知道如何学习?

(1) 需要有计算机组成原理基础；

(2) 及时完成每章节的作业；

(3) 要适当做实验。