北京大学深圳研究生课程大纲-1819S1-高等计算机体系结构

课程编号Course ID：04713860   开课学期Course Time：1819S1 

总学时Total hours：    48         学分Credit：3

课程名称Course Name： 高等计算机体系结构

英文名称English Name：Advanced Computer Architecture

教学方式Teaching Style：课堂讲授          

考试方式Examination Method：考查

先修要求Prerequisites： 计算机组成原理

主讲教师Lecturer：   李险峰              

辅助教师Teaching Assistant：无

学科领域Field of study：计算机应用技术

大纲执笔人Syllabus author：李险峰

制定年月Date ：2018年4月

成绩评定方法Grading：

作业（2次）占50%  + 课程项目（1次）占50%

大纲内容简介(300汉字以内)：

Brief introduction of the syllabus(300 words at most)：

课程系统讲授现代微处理器及计算机系统设计的主要技术与方法，内容贯穿指令系统设计、计算机性能评测方法、主要的指令级并行技术、存储体系结构、访存性能加速技术、线程级并行技术与多处理器设计技术、数据级并行与GPU、任务级并行与仓库级计算机体系结构、虚拟机体系结构、嵌入式处理器与系统芯片设计技术。

大纲详细内容(2000汉字以内)：（请按开课单元撰写，注明学时）

Details of the syllabus(2000 words at most)：（according to the units, state the class hours）

1. 课程介绍（3学时）：课程目标、课程结构与安排、基本概念、发展历史。

2. 指令系统设计（3学时）：指令系统概念、指令系统分类、指令系统设计与优化、RISC指令系统与MIPS案例介绍、汇编语言编程简介。

3. 单周期处理器设计（3学时）：单周期处理器的数据通路与控制逻辑的设计。

4. 流水线技术（3学时）：单周期处理器设计、流水线技术的概念和原理、流水线处理器的设计、分支预测技术。

5. 高速缓存设计（6学时）：访存与性能、高速缓冲存储器（Cache）基础、Cache分类；Cache性能评估技术优化方法；

6. 虚拟存储体系（3学时）：多级存储体系、虚拟内存与存储管理单元（MMU）；DRAM原理与结构。

7. 指令级并行（3学时）：指令级并行（ILP）、动态指令调度技术、静态指令调度技术、超标量处理器案例分析。

8. 计算机性能评测技术及工具（3学时）：计算机性能评测的理论、方法与工具，主要的功能模拟器、性能模拟器的介绍及运用。

9. 多处理器与多线程体系结构（6学时）：多处理器介绍、共享内存对称多处理器、Cache一致性协议、内存同一性模型、线程级并行（TLP）、多线程技术软件支持与编程模型。

10.数据级并行与GPU技术（3学时）：数据级并行，向量处理器、图形处理单元GPU，GPU案例分析，GPU编程模型

11.虚拟化技术与虚拟机（3学时）：虚拟化的目标、历史、虚拟化技术原理、虚拟机主要结构、硬件虚拟化技术、虚拟化技术的软件支持。

12.嵌入式处理器与片上系统（3学时）：嵌入式系统介绍、嵌入式处理器设计、ARM处理器介绍、ASIP技术，系统芯片（System-on-Chip）。

13.项目汇报（3学时）：由学生分组汇报课程项目。

教材Text book：无

参考资料Reading materials：

1. John Hennessy, David Patterson，计算机体系结构：量化研究方法（英文影印版，第5版），机械工业出版社，2012年

2. David Patterson, John Hennessy计算机组成与设计硬件/软件接口（英文影印版·第4版），机械工业出版社，2010年

3. 胡伟武（等），计算机体系结构（第2版），清华大学出版社，2017年