chx10_arch01_intro_c4

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1、教材与教师高等计算机系统结构主要教材：ComputerArchitecture:AQuantitativeApproach,引论4thEdition(Oct,2006)，PattersonandHennessy主讲教师：（第一讲）程旭北京大学微处理器研究开发中心佟冬北京大学微处理器研究开发中心程旭助教：贾宁授课时间地点：每周一下午14:40—17:30二教1092010年3月1日http://mprc.pku.edu.cn北京大学微处理器研究开发中心1chengxu@mprc.pku.edu.cn北京大学微处理器研究开发中心2chengxu@m

2、prc.pku.edu.cn“高等计算机系统结构”的教学目标本课程在教学安排中的地位计算机基础学习和把握将决定二十一世纪计算机具体形态的操作系统编译技术•计算机应用需要什么？设计技术、机器结构、工艺要素、评价方法等•操作系统需要那些功能支持?数据结构存储管理代码生成应用基础调度•优化编译可以利用和实现哪并行性C语言编程优化技术工艺编程语言并发些功能?•我们能够建造什么样的机器?应用•今后的计算机将会怎样?计算机组织与结构高等计算机体系结构计算机系统结构软硬件界面设计°计算机系统结构研究人员•指令系统设计(ISA)必须具有宽厚的专业知识!•组成基

3、本逻辑单元如何实现！•硬件处理器基础知识具体细节测度和评测1.分析+评测—知其所以然！---知其然！数字逻辑操作系统历史2.并行计算机系统结构北京大学微处理器研究开发中心3chengxu@mprc.pku.edu.cn北京大学微处理器研究开发中心4chengxu@mprc.pku.edu.cnCharlesBabbage1791-1871CharlesBabbageLucasianProfessorofMathematics,CambridgeUniversity,1827-1839°DifferenceEngine1823°AnalyticE

4、ngine1833•Theforerunnerofmoderndigitalcomputer!Application–MathematicalTables–Astronomy–NauticalTables–NavyBackground–Anycontinuousfunctioncanbeapproximatedbyapolynomial---WeierstrassTechnology–mechanical-gears,Jacquard’sloom,simplecalculators北京大学微处理器研究开发中心5chengxu@mprc.pku.

5、edu.cn北京大学微处理器研究开发中心6chengxu@mprc.pku.edu.cnDifferenceEngineAmachinetocomputemathematicaltablesBabbage’sWeierstrass:•AnycontinuousfunctioncanbeapproximatedbyapolynomialDifference•AnypolynomialcanbecomputedfromdifferencetablesAnexamplef(n)=n2+n+41Engine1d1(n)=f(n)-f(n-1)=2nd2

6、(n)=d1(n)-d1(n-1)=2f(n)=f(n-1)+d1(n)=f(n-1)+(d1(n-1)+2)1832allyouneedisanadder!n01234d2(n)222d1(n)2468f(n)4143475361北京大学微处理器研究开发中心7chengxu@mprc.pku.edu.cn北京大学微处理器研究开发中心8chengxu@mprc.pku.edu.cnAnalyticEngineBabbage’s1833:Babbage’spaperwaspublished•conceivedduringahiatusinthed

7、evelopmentofDifferenceEngine2thedifferenceengineInspiration:JacquardLoomsand•loomswerecontrolledbypunchedcardsAnalyticalEngine-ThesetofcardswithfixedpunchedholesdictatedthepatternofweaveÞprogram-ThesamesetofcardscouldbeusedwithdifferentcoloredthreadsÞnumbers1871:Babbagedies•

8、Themachineremainsunrealized.Itisnotcleariftheanalyticenginecouldbebuilteven