计算机组织与体系结构实习课程详细信息

课程号 04830145 学分 2
英文名称 Lab on Computer Organization and Architecture
先修课程 计算机系统导论、
计算机组织与体系结构(也可以同时选择)
中文简介 作为计算机组成与体系结构的配套实习课,本课程的教学目标是将基本原理与科研实践相结合,为学生提供搭建完整计算机系统模型的机会。并结合当前云计算、大数据等热点应用,通过实践阐明结构设计对于计算性能的重要影响。
本课程由刘先华、孙广宇、刘锋、易江芳4位老师共同主持,4位老师在系统结构方面具备坚实的理论基础和丰富的实战经验。
本课程的主要内容是:
1) 通过对当前热点应用程序的分析,学习计算机性能的评价准则,掌握评测程序的选择标准。
2) 基于开放式指令系统RISC-V ,学习并实现指令级模拟器、存储系统模拟、转移预测模拟等,并在实践中加深对计算机系统结构基本概念和基础理论的认识和掌握。
3) 通过对主流技术、前沿热点的分析和介绍,引发学生对于计算机体系结构、微结构的探索兴趣,并就其对系统性能的影响有定性的认识。
英文简介 As the lab of compulsory major course, computer organization and architecture, our course aims to combine the basic principle of computer architecture with practice, and to supply students the chance of building a real complete computer system by themselves. Through hot topics of applications such as cloud computing and big data, students can know how architecture should affect the performance of computer system.
The course is managed by professor Liu Xianhua, Sun Guangyu, Liu Feng and Yi Jiangfang. They have been engaged in computer architecture several years with rich experience.
The below is course outline:
1) Study the performance metrics through analysis of hot applications and grasp the choose guidelines of benchmark.
2) Study RISC-V open ISA and implement instruction simulator, cache simulator, branch prediction simulator and etc.
3) Introduce mainstream and hot topics in computer architecture
开课院系 信息科学技术学院
通选课领域  
是否属于艺术与美育
平台课性质  
平台课类型  
授课语言 中文
教材 无;
无,
参考书
教学大纲 作为计算机组成与体系结构的配套实习课,本课程的教学目标是将基本原理与科研实践相结合,为学生提供搭建完整计算机系统模型的机会。并结合当前云计算、大数据、异构计算等热点应用,通过实践阐明结构设计对于计算性能的重要影响。通过六个大专题的课堂讨论,掌握计算机系统的基本概念、设计原则和思想。这六大专题为:1)性能评估;2)热点应用和评测程序选择;3)指令系统:以开源指令系统RISC-V为例;4)指令级模拟器;5)存储子系统及模拟;6)指令级并行技术。以上六个专题,每个专题配有对应的课程实习,这是本项目的重要建设内容。
1)性能评估(4学时)。对于当前常用性能评测程序,如SPEC2006、CoreMark等,了解其评测方法、关注对象、存在的不足等,掌握计算机系统性能评估的基本思想和方法,并在指定系统上进行实践。
2)热点应用和评测程序选择(4学时)。随着计算机应用和技术的不断发展,计算机系统性能评测程序也不断演变。该实习希望学生自行搜集具有代表性的热点应用,运用计算机性能评价准则选择性能评测程序,并说明选择理由,最终形成BenchMark student 2016。
3)指令级模拟器(8学时)。以开源指令系统RISC-V为基础,指导学生开发对应的指令模拟器和运行环境,并能够正确运行程序。该实习内容涉及到编译、操作系统、体系结构等多个方向,学生能够深入了解程序运行原理和工作过程,充分领会计算机系统中软硬件协同的设计思想。
4)存储子系统及模拟(8学时)。存储技术是解决计算机系统性能问题的关键所在,当前新型存储技术的发展已成为整个计算机系统发展的强大推动力。通过该实习,搭建出一个简单有效的存储子系统模型,使学生能够掌握和实践基本概念和关键技术。同时,还可以鼓励部分学生将3)的结果与之结合在一起,形成一套相对完整的计算机系统模型,作为后续科研和教学的基础。
5)指令级并行技术(8学时)。指令级并行是提升处理器性能的高级技术。通过使用SIMD指令来改善系统性能,使得学生掌握加速处理器性能的基本方法,并了解指令系统对于计算机系统的重要影响。
本课程以课堂教授与学生汇报相结合,课后需完成实习内容并按照要求提交实习报告和源码,课上针对相应内容进行讨论。
该课程得分为百分制,以平时lab得分为主,配合考勤和教师评分。得分所占比例如下:
平时考勤(10%)+lab得分(80%)+教师评分(10%)
教学评估 刘先华:
学年度学期:19-20-2,课程班:计算机组织与体系结构实习1,课程推荐得分:0.0,教师推荐得分:6.81,课程得分分数段:80-85;