计算机体系结构课程实验教学探索与实践

在计算机专业课程中,计算机体系结构课程是硬件类课程的重点和难点,为了学生更好地学习该课程,具有理论联系实际和团队协作能力,创新性地在课程中设置使用开源RISC-V指令集设计并实现无序流水线处理器的实验。通过指令的无序调度算法,利用指令级并行性(ILP)、流水线设计、缓存、预取和虚拟内存实验帮助学生掌握SystemVerilog语言,并且能够使用RISC-V、GCC、自定义链接器编译测试验证程序和基准测试。教学结果证明,此创新实验教学方法能够使学生既掌握计算机体系结构课程中深奥的理论和枯燥的编写、调试大型代码库的方法,又增强团队协作能力和兴趣,让学生学以致用,为培养具有硬件设计能力的人才打下坚实基础。

新一代计算机体系结构对大数据处理的影响研究

大数据已成为信息时代搜索的关键词之一,随着数据规模不断增长,人们对计算机体系结构提出了更高的要求。基于此,新一代计算机体系结构应运而生,为大数据处理带来了新的机遇与挑战。文章旨在深入探讨新一代计算机体系结构对大数据处理的影响,包括性能提升、能耗优化、数据管理等方面。

计算机体系结构软件模拟技术

在现代处理器或计算机系统设计中,体系结构软件模拟技术已成为一个不可缺少的环节.与不使用模拟技术的计算机系统或处理器设计方法相比,软件模拟技术可以极大地降低设计成本和缩短设计周期.然而,由于开发计算机体系结构软件模拟器通常十分困难,模拟器运行标准性能测试程序的时间很长以及模拟结果精度差等3个主要问题,限制了体系结构软件模拟技术在计算机系统设计中的有效性.许多研究人员已经提出了各种各样的方法和技术来解决这些问题,但是,到目前为止,这些问题还并未得到根本性解决.同时,未来体系结构模拟技术的新挑战已经开始显现.研究了体系结构软件模拟技术的由来和历史,对现有的技术和方法进行了分类和比较,对未来的挑战也进行了分析,指出了该领域今后的发展方向,以帮助计算机体系结构设计师或研究人员选择、开发体系结构模拟器或对该技术进行研究.基于这些调查分析,正在使用较为先进的技术开发一个适合于安腾系列架构的体系结构模拟器SimIPF.

计算机体系结构软件模拟技术

对现代的计算机系统而言,体系结构软件模拟技术是不可或缺的一环。于传统的没有软件模拟技术的计算机系统相比,该模拟技术能够在很大程度上缩短软件产品的设计周期,减低产品设计的开发费用,是一项现代计算机市场开发的有利工具。但是由于该计算机体系结构软件模拟器目前仍然存在一些问题,例如精准度差,测试时间较长等因素,限制了体系结构软件模拟技术的运用。至今为止这些问题依然存在,尽管很多计算机工作研究人员在不懈的努力,仍然找不到解决的合理方案。本文简单的分析了体系结构软件模拟技术的发展历史,将现有的技术进行分类归总。为今后该技术的发展指明了方向,有利于为该技术的研究人员提供相关建议。

一种均衡可扩展计算机体系结构分布式模拟方法

分布式并行模拟是提高体系结构模拟速度的有效技术手段之一.首先,建立了分布式并行模拟的通用性能分析模型,并对典型系统的并行加速比、并行效率等性质进行了理论分析,得出了一些有用的结论.在此基础上,提出了均衡可扩展分布式并行模拟方法 SEDSim(scalable and evenly distributed simulation).SEDSim针对模拟节点负载不均衡问题,提出了开销模型指导的指令区间均衡分割和分配策略CoMEPA(cost model guided evenly partition and allocation);针对分布式并行模拟与非连续、任意数量抽样模拟区间的高效集成,提出了基于最小等价距离(minimum equivalent cost,简称MinEC)的指令区间分配策略MinEC.基于sim-outorder实现了SEDSim,采用SPEC CPU2000中的部分程序对其速度和精度进行了测试,理论分析和测试结果均表明了SEDSim的优势:相对于常用的方法或策略,CoMEPA和MinEC分别能够获得多达约1.6倍和1.4倍的性能提升.

“计算机体系结构”国家精品课程的特色与建设经验

“计算机体系结构”课程是普通高等学校计算机科学技术专业本科生的专业基础和核心课程。国防科技大学在多年的教学实践中，积极进行教学改革和实践，在教学内容、师资队伍、教材建设、教学手段与方法、实践条件、质量管理等多方面成果显著，形成了自己的特色和优势。

空间机器人专用控制计算机体系结构研究

空间机器人自主控制要求控制计算机具有高处理能力,而传统的星载计算机处理器只有低运算能力。为解决该矛盾,提出了一种基于传统的处理器和专用协处理器的新型星载计算机体系结构。该计算机采用了双机冷热备份的冗余容错策略,基于现场可编程门阵列器件设计的专用协处理器处理机器人运动规划,同时具备纠检错功能的计算机存储系统。通过仿真及原理样机地面试验证明了本设计的正确性和有效性。该设计将运动学计算时间降低了两个数量级,提高了系统的有效处理速度。

大数据时代下“计算机体系结构”课程模式的研究和探讨

随着大数据时代的到来,"计算机体系结构"教育也呈现出前所未有的发展趋势。文章首先分析了大数据时代下计算机体系架构的发展及其特点,然后针对目前"计算机系统结构"在教学研究中存在的问题,就教学内容和教学模式的改革进行了探讨,最后阐述了大数据时代计算机体系结构课程的特色。

“计算机体系结构”课程实验教学建设

实验是"计算机体系结构"课程教学的重要环节,能够有效辅助学生对课堂教学中各个关键问题的理解与掌握。文章系统分析课程的各个知识点,探讨适合每个知识点的实验方式,提出十五个实验模块。在实施教学时,可以为不同培养类型和知识结构的学生指定适合的实验模块。文章最后提出了若干与强化实验教学有关的问题。

“计算机体系结构”课程教学建设与改革方法探讨

通过分析当前我校研究生"计算机体系结构"理论教学和实验教学的现状,深入剖析其中存在的问题,提出关于课程建设几点切实可行的改进方法,以提高计算机体系结构理论与实验的教学效果,推进我校计算机体系结构教学质量的发展。

计算机体系结构设计原理的易经模型

易经是中华民族宝贵文化遗产,它包含上古时期人们对自然宇宙和人生社会的思想认识、哲学理念和辩证法,代表了先民哲学地把握宇宙的思维成果.现代科学的许多重大发现和突破,如二进制、原子结构、生物遗传DNA等学科理论,都可以从八卦和六十四卦模型中发现与之对应的形态和哲学思维.计算机体系结构设计原理(PPCAD)应是易经这种形态和思维的一种自然现象和映射对象,利用八卦和六十四卦哲学思维和策略,提供PPCAD的思路和策略是本文的目标.本文依据PPCAD中的基本推演理念,提炼出4对基本对立统一推演关系,根据4对基本关系构造了新的易经八卦及六十四卦.同时,结合体系结构设计中的层次模型方法,指出了易经层次模型的特点及动态性.为了便于对PPCAD易经模型的理解,我们选择了10个新卦的例子加以说明和表达,同时也给出了一些PPCAD原则和策略的新观察.我们想指出,我们的新易经模型方法不但可用于计算机体系结构的设计,也可尝试用于其他复杂系统的设计原理.最后,对全文进行了总结,并对下一步的研究进行了展望.

计算机体系结构层叠式教学模式研究

针对以理论授课为主的计算机体系结构教学模式存在的问题,提出理论授课与专题研究相结合的层叠式教学模式,分析层叠式教学模式的内涵,介绍层叠式教学模式的实施过程,说明教学实践情况及效果。

面向“计算机使用者”的计算机体系结构课程

目前国内高校开设计算机体系结构课程的总体思路通常是面向"计算机设计者"来组织课程内容,但是随着各个学科交叉方向的发展,这一思路无法满足不同专业学生的需求。文章介绍清华大学开设的面向"计算机使用者"的计算机体系结构课程,强调从程序员以及软件运行的角度来学习计算机体系结构,讲解其基本组成与工作原理,分析计算机体系结构对系统性能的影响,并且比较其与传统课程的不同之处。

计算机体系结构发展趋势分析

在调研和综合大量文献的基础上,对目前计算机体系结构的发展现状和可能趋势进行了分析,并结合测控需要,重点分析了适用范围内的RISC服务器的发展.

计算机体系结构理论与实验课程教学研究

针对多年计算机体系结构课程教学过程中存在的学生厌学及科研、创新能力差等问题,提出了开展研究性教学和实验教学的改革新思路,培养学生对本课程的学习兴趣,调动学生学习的积极性、主动性,使学生夯实对计算机体系结构基本理论知识的理解,并不断提高自身的专业素养,增强科研创新和实践能力。

基于Flash的计算机体系结构虚拟实验系统开发

传统实验教学通常面临资金人力有限、实验场所拥挤、设备易损老化等方面的困难和压力,虚拟实验能够克服传统实验的某些制约和弊端,有助于提高教学效率和质量。借助Flash工具及其编程技术,实现了计算机体系结构实验项目可视化仿真,较好地解决了原有实验教学存在的问题,在一定程度上提高了实验教学效果。

计算机体系结构与软件体系结构

科学合理的软件体系结构是开发一个成功应用系统的必要条件 ,对于提高系统的开发效率和质量具有非常重要的意义。文中从计算机体系结构的一些重要概念引出软件体系结构的重要概念 ,并描述了两者之间的关系 ,最后指明软件体系结构的主要研究方向。

基于Web的虚拟仿真器在《计算机体系结构》本科教学中的应用

针对计算机本科主干专业课《计算机体系结构》教学中存在的困难和挑战,在分析对比了国内外同类模拟器优缺点的基础上,整合设计了一套基于Web模式的体系统结构教学模拟器。这套模拟器覆盖的知识点全面深入,简单易用,在教学实践中发挥了很好的作用。

网格技术给计算机体系结构设计带来的挑战

网格计算技术是利用互联网 ,把分散在不同地理位置的计算机组织成一个“虚拟的超级计算机”,这种技术给计算机体系结构设计带来了机遇和挑战 ,要求未来的计算机体系结构能支持网格计算环境 ,也能被网格计算所利用。

一种基于自由空间光互连的微粒度并行计算机体系结构模型

本文从自由空间光互连ＦＳＯＩ（ＦｒｅＳｐａｃｅＯｐｔｉｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）和并行处理技术的现状出发，提出了一种采用ＦＳＯＩ的并行计算机模型，这一模型充分利用了ＦＳＯＩ的优点，具有较好的并行效率．