计算机体系结构 （华中科技大学）

“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。

• 课时1：计算机系统结构的定义及课程介绍 (12分35秒)

• 课时2：计算机系统结构的基础知识 (9分28秒)

• 课时3：计算机系统设计的内容 (5分46秒)

• 课时4：加快经常性事件 (10分59秒)

• 课时5：Amdahl定律 (12分13秒)

• 课时6：CPU性能公式 (10分27秒)

• 课时7：局部性原理 (5分56秒)

• 课时8：提高并行性的技术途径 (8分46秒)

• 课时9：计算机系统评价 (12分41秒)

• 课时10：计算机系统结构的发展 (6分24秒)

• 课时11：器件及应用对系统结构的影响 (6分17秒)

• 课时12：指令系统基本概念与分类 (13分6秒)

• 课时13：指令系统的发展与改进 (13分57秒)

• 课时14：MIPS指令系统 (11分4秒)

• 课时15：流水线的基本概念 (14分45秒)

• 课时16：流水线的性能指标（1） (11分18秒)

• 课时17：流水线的性能指标（2） (14分4秒)

• 课时18：单功能非线性流水线的调度 (16分57秒)

• 课时19：相关 (12分49秒)

• 课时20：流水线冲突（1） (16分10秒)

• 课时21：流水线冲突（2） (13分9秒)

• 课时22：流水线的实现（1） (21分22秒)

• 课时23：流水线的实现（2） (13分0秒)

• 课时24：指令级并行的概念 (14分27秒)

• 课时25：指令的动态调度 (12分18秒)

• 课时26：动态分支预测技术 (12分1秒)

• 课时27：多指令流出技术 (11分58秒)

• 课时28：指令调度与循环展开 (14分44秒)

• 课时29：存储系统的基本知识 (19分23秒)

• 课时30：存储系统性能量化分析 (7分21秒)

• 课时31：Cache基本知识 (11分8秒)

• 课时32：映象规则及其变换 (14分22秒)

• 课时33：降低Cache不命中率 (16分36秒)

• 课时34：减少Cache不命中开销 (11分0秒)

• 课时35：减少Cache命中时间 (10分9秒)

• 课时36：并行主存系统 (9分38秒)

• 课时37：虚拟存储器 (13分22秒)

• 课时38：IO系统基本概念及分类 (4分46秒)

• 课时39：IO系统性能、可靠性评价 (9分30秒)

• 课时40：IO系统实例：RAID (7分52秒)

• 课时41：例题选讲 (5分2秒)

• 课时42：互连网络概念 (5分35秒)

• 课时43：互联网络的参数和指标 (8分25秒)

• 课时44：互连函数 (14分29秒)

• 课时45：低维静态网络 (7分21秒)

• 课时46：超立方体和寻径 (12分44秒)

• 课时47：总线和交叉开关 (6分52秒)

• 课时48：动态多级互连网络 (6分51秒)

• 课时49：Omega网络和寻径 (5分27秒)

• 课时50：多处理器背景 (3分3秒)

• 课时51：多处理器概念 (9分8秒)

• 课时52：多处理器整体挑战 (3分51秒)

• 课时53：cache一致性概念 (4分43秒)

• 课时54：一致性监听协议概念 (7分12秒)

• 课时55：写直达作废一致性协议 (4分59秒)

• 课时56：写回作废监听一致性协议 (7分49秒)

• 课时57：MSI监听协议实现 (6分10秒)

• 课时58：同步原语 (6分15秒)

• 课时59：旋转锁概念 (3分6秒)

• 课时60：旋转锁竞争 (4分12秒)

• 课时61：同步性能问题 (3分46秒)

• 课时62：栅栏同步 (4分37秒)

• 课时63：计算机系统结构挑战与趋势 (12分9秒)

• 课时64：后摩尔时代处理器芯片体系结构的变化 (15分57秒)

• 课时65：计算机体系结构趋势存储 (20分48秒)

• 课时66：课程总结 (1小时4分39秒)

• 课时67：习题课——第一章 (5分15秒)

• 课时68：习题课——第三章 (48分22秒)

• 课时69：习题课——第五章 (20分4秒)

• 课时70：习题课——第七章 (15分9秒)

• 课时71：习题课——第九章 (17分52秒)

• 课时72：习题课——第十章 (2分3秒)

• 课时73：课程实验 (8分40秒)