[心得] 劉靖家/呂仁碩 計算機結構
課名：計算機結構
科號：EE 345000
老師：劉靖家、呂仁碩
課本：David A. Patterson & John. L. Hennessy, Computer Organization and Design
RISC-V Edition -- The Hardware/Software Interface", 1st Ed., 2017
課別：電資院專業選修
學分：3
涼度：★★★
甜度：★★★☆
建議先修課程：邏輯設計、計算機程式設計
課程內容\簡介：
課程一共分成6個章節:
Chapter 1 Computer Abstractions and Technology
簡單介紹一些電腦基本架構，提到Moore's Law。
Chapter 2 Instructions: Language of the Computer
本章主要在介紹組合語言的指令集，講義用Risc-V當作例子，講解的指令集包括Load
、Store、Add、Branch等等指令的架構及寫法，這邊會配合一次作業去實作，會更了解
組合語言如何使用。此章重點在於了解每個指令的用途，徹底了解會對於Chapter 4的
學習有一定的幫助。
Chapter 3 Arithmetic for Computers
這章就跟邏輯設計差不多，透過Block Diagram的方式去講解加法器、乘法器該如何去
實作並優化，不同在於這裡不會像邏設那樣分析到AND、OR gate那麼細。除此之外，也
會提到如何偵測Overflow和Floating point(浮點數)的表示及運算等等。
這章是看起來最簡單的一章，卻是考試最難的一章，因為這一章的出題靈活性很高。
Chapter 4 The Processor
這章繼承了Chapter 2的概念，將一個指令拆解成數個step，並引入了Pipeline的概念。
並從Pipeline Design延伸探討data dependency、hazard、forwarding等等實作Pipeline
會遇到的問題。
如果Chapter 2的指令都有搞懂的話，這章不會太難，很多觀念不需要硬背，只要一步一
步推導就可以理解了。
Chapter 5 Large and Fast: Exploiting Memory Hierarchy
前面主要講解Cache的用途及架構，不同類型的Cache是如何去存取，Cache hit或Cache m
is
的時候要做什麼事，和分析一個program在某種Cache架構下需要的cycle數等等。
後面會著重在Virtual Memory，即一個虛擬的位址如何對應到實體的記憶體位址，會牽涉
到一些OS範圍的內容(本堂課不教)。
整體串接起來就形成一個完整程式運用記憶體的流程:
程式Virtual Address -> 記憶體Physical Address -> Cache內部資料 -> Memory (Cach
e
這一章東西有點多，又比較接近期末才教，所以要多花時間複習和做題目增加熟悉度。
Chapter 6 Parallel Processors from Client to Cloud
這章大概只花了三節課左右介紹一下而已，算是補充的範圍，不在考試範圍內。
上課方式：
採用Powerpoint的方式上課，簡報都可以從課程網頁上下載下來。
給分：
Homework*4 10%
Programming Assignment *4 30%
Midterm exam 30%
Final exam 30%
考試作業型態：
Midterm的範圍是Ch1~3，Final範圍是Ch4~6。Midterm通常都考的比較簡單(內容本身簡單
)?
Final則是會複雜很多(不難但是內容多)。
考試準備技巧的話，期中考盡量以理解觀念為主，因為呂仁碩出題比較活潑，觀念通的話
比較好作答；期末考除了釐清觀念外，最好要多練習題目，因為題目真的很多，如果不夠
熟練的話，一定會寫不完。
Programming的作業是使用類似Online Judge的方式，將code或壓縮檔上傳後，系統會回
報
你的分數。程式作業共有4次，提交期限到Deadline後一個禮拜內都算分，蠻佛的。
(1) 練習 C 語言的小程式
(2) 用Assembly實現Merge Sort中Merge的部分 (Chapter 2)
(3) 用Assembly做出Random number generator和Linear search，並透過一些技巧去減少
程式運行的cycle數 (Chapter 4)
(4) 實作Cache 的 LRU replacement policy (用C++) (Chapter 5)
Coding作業不會很花時間，卡關的話跟同學討論一下會很有用。
老師的喜好、個性：
老師希望大家都能聽懂，所以都會停下來讓同學思考，有問題也可以直接在課堂上提出來
，老師都很樂意回答同學的疑問。
給加簽嗎?
沒有滿喔~
補充:
總成績/班上排名：
成績:
成績分布：
↓每組人數
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B % ( )
B- % ( )
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