1、北京大学微处理器研究开发中心 1（第一讲）2011年 2月 21日程 旭引 论高等计算机系统结构高等计算机系统结构北京大学微处理器研究开发中心 2主要教材：主讲教师：授课时间地点： 每周一 下午 15:10 18:00 二教 102http:/Computer Architecture: A Quantitative Approach,4th Edition (Oct, 2006) ， Patterson and Hennessy教材与教师程旭 北京大学微处理器研究开发中心刘先华 北京大学微处理器研究开发中心助教： 蔡明宸 潘星星 刘晓兵北京大学微处理器研究开发中心 3“高等计算机系统结构 ”
2、的教学目标学习和把握将决定二十一世纪计算机具体形态的设计技术、机器结构、工艺要素、评价方法等技术工艺 编程语言操作系统 历史应用软硬件界面设计(ISA)测度 和 评测并行性计算机系统结构指令系统设计组成硬件北京大学微处理器研究开发中心 4计算机应用需要什么？操作系统需要那些功能支持 ?优化编译可以利用和实现哪些功能 ?我们能够建造什么样的机器 ?今后的计算机将会怎样 ? 计算机系统结构研究人员必须具有宽厚的专业知识 !计算机基础数字逻辑计算机组织与结构操作系统 编译技术数据结构应用基础C语言编程存储管理调度并发代码生成优化基本逻辑单元处理器基础知识本课程在教学安排中的地位高等计算机体系结构如何
3、实现！具体细节-知其然！ 1. 分析 +评测 知 其所以然！2. 并行计算机系统结构北京大学微处理器研究开发中心 5Charles Babbage 1791-1871Lucasian Professor of Mathematics, Cambridge University, 1827-1839北京大学微处理器研究开发中心 6Charles Babbage Difference Engine 1823 Analytic Engine 1833 The forerunner of modern digital computer!Application Mathematical Tables A
4、stronomy Nautical Tables NavyBackground Any continuous function can be approximated by a polynomial - Weierstrass Technology mechanical - gears, Jacquards loom, simple calculators北京大学微处理器研究开发中心 7Difference EngineA machine to compute mathematical tablesWeierstrass: Any continuous function can be appr
5、oximated by a polynomial Any polynomial can be computed from difference tablesAn examplef(n) = n2 + n + 41d1(n) = f(n) - f(n-1) = 2nd2(n) = d1(n) - d1(n-1) = 2f(n) = f(n-1) + d1(n) = f(n-1) + (d1(n-1) + 2)all you need is an adder!nd2(n)d1(n)f(n)041122232424 6 843 47 53 61北京大学微处理器研究开发中心 8Babbages Dif
6、ferenceEngine 11832北京大学微处理器研究开发中心 9Analytic Engine1833: Babbages paper was published conceived during a hiatus in the development of the difference engineInspiration: Jacquard Looms looms were controlled by punched cards- The set of cards with fixed punched holes dictated the pattern of weave program- The same set of cards could be used with different colored threads numbers1871: Babbage dies The machine remains unrealized.It is not clear if the analytic engine could be built even today using only mechanical technology北京大学微处理器研究开发中心 10Babbages Difference Engine 2and Analytical Engine
