主讲教师：周学海
授课时间、地点：
1~15周 3C301 :1(3,4) 3C301 :5(6,7)
办公地点：高能效智能计算实验室（西区活动中心北一层）
电话： 0551-63606864
计算机体系结构是计算机科学与技术学科重要的分支之一。它从全局的观点出发，通过采用定量分析技术，建立起设计、评价、优化计算机体系结构的方法和技术。利用这些方法和技术，可有效地评价已有计算机系统的性能、改进已有的系统设计、进而探讨新的体系结构。计算机系统结构是计算机科学工作者，特别是从事偏重于计算机硬件系统和系统软件研究的科学工作者的一门必备基础。
本课程授课60学时，实验30学时。主要讲授计算机系统定量分析基础，回顾指令集设计和基本流水线技术，探讨存储系统优化,指令级并行技术，数据级并行和任务级并行等技术。
1. John L. Hennessy, David A. Patternson； Computer Architecture: A Quantitative Approach；Fifth Edition. 机械工业出版社，2012
2. John L. Hennessy, David A. Patternson; Computer Architecture: A Quantitative Approach; Sixth Edition ；Morgan Kaufmann Publishers, Inc. 2018
3. David A. Patternson, John L. Hennessy；Computer Organization & Design : The Hardware/Software Interface； Third Edition. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, Inc. 2005
4. 张晨曦、王志英、沈立、李江峰、刘侬、王伟，计算机系统结构教程（第2版），清华大学出版社2014版
Week | Date | Lecture | Readings | Readings |
1 | 2月17日 | 1-1 体系结构简介 | Ch.1 | Ch.1 |
2月21日 | 1-2 发展历史、现状及趋势 | Ch.1 | Ch.1 | |
2 | 2月24日 | 1-3 定量分析基础 | Ch.1 | Ch.1 |
2月28日 | 2-1 ISA的基本概念 | Appendix A | Appendix A, K, M.4 | |
3 | 3月2日 | 2-2 ISA的功能设计 | Appendix A | Appendix A |
3月6日 | 2-3 ISA的实现 | Appendix A | Appendix A | |
4 | 3月9日 | 3-1 基本流水线、性能评估 | Appendix C | Appendix C |
3月13日 | 3-2 基本流水线的扩展 | Appendix C | Appendix C | |
5 | 3月16日 | 4-1 Cache的基本概念 | Appendix B.1-B.2 Ch.2.1 | Appendix B.1-B.2 Ch.2.1 |
3月20日 | 4-2 Cache的优化方法I | Appendix B.3 Ch.2.2 | Appendix B.3 Ch.2.2 | |
6 | 3月23日 | 4-3 Cache的优化技术II | Appendix B Ch.2.2 | Appendix B Ch.2.2 |
3月27日 | 4-4 存储技术及优化 4-5 虚拟存储 （2学时） | Appendix B.3 Ch.2.2-2.3 Appendix B.4 Ch.2.4 | Appendix B.3 Ch.2.2-2.3 Appendix B.4 Ch.2.4 | |
7 | 3月30日 | 5-1 ILP的基本概念及静态指令流调度 | Ch.3.1-3.2 | Ch.3.1-3.2 |
4月3日 | 5-2 动态指令流调度 I | Appendix C.7 | Appendix C.7 | |
8 | 4月6日 | |||
4月10日 | 5-3 动态指令流调度 II | Ch.3.4 3.5 | Ch.3.4 3.5 | |
9 | 4月13日 | 5-4 分支预测 | Ch.3.3 3.9-3.10 | Ch.3.3 3.9-3.10 |
4月17日 | 5-5 推断执行 | Ch.3.6 3.9 | Ch.3.6 3.9 | |
10 | 4月20日 | 5-6 存储器访问冲突 及 多发射 | Ch.3.7 3.8 | Ch.3.7 3.8 |
4月24日 | 5-7 多线程技术 | Ch.3.12 | Ch.3.12 | |
11 | 4月27日 | 6-1 向量处理机模型 I | Ch.4.1-4.3(Appendix G) | Ch.4.1-4.3(Appendix G) |
5月1日 | ||||
12 | 5月4日 | 6-2 向量处理机模型 II | Ch.4.1-4.3(Appendix G) | Ch.4.1-4.3(Appendix G) |
5月8日 | 6-3 GPU-I | Ch. 4.4-4.9 | Ch. 4.4-4.9 | |
13 | 5月11日 | 6-4 GPU-II | Ch. 4.4-4.9 | Ch. 4.4-4.9 |
5月15日 | 7-1 集中式共享存储I | Ch. 5.1-5.4 | Ch. 5.1-5.4 | |
14 | 5月18日 | 7-2 集中式共享存储 II | Ch. 5.1-5.4 | Ch. 5.1-5.4 |
5月22日 | 7-3 分布式共享存储及存储同一性 | Ch. 5.1-5.4,5.5-5.6 | Ch. 5.1-5.4,5.5-5.6 | |
15 | 5月25日 | |||
5月29日 | ||||
16 | 6月1日 | DSA 讲座（陈云霁） 深度学习处理器 （6月4日） | Ch.7 | |
6月5日 | ||||
17 | 6月8日 | |||
6月12日 | ||||
18 | 6月15日 | |||
6月19日 |
1. 平时作业(10%)
2. 实验(40%)
3. 随堂测验（15%）
4. 期末考试（35%）
1. Ceze L , Hill M D , Wenisch T F. Arch2030: A Vision of Computer Architecture Research over the Next 15 Years[J]. 2016.
2. A community white paper, "21st Century Computer Architecture," Computing Community Consortium, May 25, 2012 (http://cra.org/ccc/docs/init/21stcenturyarchitecturewhitepaper.pdf)
3. Scotten W. Jones, Introduction to Integrated Circuit Technology (5th), IC Knowledge LCC
4. Martin M M K , Hill M D , Sorin D J . Why On-Chip Cache Coherence is Here to Stay[M]. Communications of ACM , 55(7), 2012.
5. Kourosh Gharachorloo. Memory Consistency Models for Shared-Memory Multiprocessors. WRL Research Report 95/9.
6. Gonzalez, A., et al. (2010). "Processor Microarchitecture: An Implementation Perspective." Synthesis Lectures on Computer Architecture 5(1): 116.
7. Nemirovsky, M. and D. M. Tullsen (2013). "Multithreading Architecture." Synthesis Lectures on Computer Architecture 8(1): 1-109
8. David Patterson, Andrew Waterman. RISC-V 手册.
9. Mark Smotherman. A Brief History of Microprogramming. https://people.cs.clemson.edu/~mark/uprog.html