中山大学 高级体系结构

### 中山大学计算机体系结构高级课程与研究方向

#### 1. 高级计算机体系结构课程概述
中山大学的计算机体系结构高级课程旨在深入探讨现代计算系统的硬件架构及其优化技术。该课程不仅涵盖了经典计算机组成原理，还涉及最新的研究成果和技术趋势。学生将学习到如何设计高效的处理器、存储层次结构以及并行处理系统。

- **核心概念**：指令集架构、流水线设计、超标量执行、多核/众核架构、片上网络（NoC）、内存一致性模型等[^1]。

- **前沿话题**：异构计算平台、量子计算基础、神经形态芯片、可重构计算单元等新兴领域也被纳入讨论范围之内[^4]。

#### 2. 主要授课内容
为了使学员能够全面掌握这门学科的知识体系，在实际工作中灵活运用所学理论解决复杂问题，课程设置了一系列具有挑战性的课题：

- **高性能微处理器的设计与实现**
- 探讨RISC-V开源指令集的应用场景与发展前景；
- 分析ARM Cortex-A系列内核的特点及优势所在；

- **数据中心级别的服务器集群构建方案**
- 存储虚拟化机制的研究；
- 虚拟机迁移算法的性能评测标准制定；

- **嵌入式实时操作系统的开发流程讲解**
- FreeRTOS源码剖析；
- VxWorks任务调度策略对比分析；

// C++代码示例展示了一个简单的单发射五阶段MIPS CPU模拟器部分片段
class SimpleCPU {
public:
    void fetch() { /* ... */ }
    void decode() { /* ... */ }
    void execute() { /* ... */ }
    void memory_access() { /* ... */ }
    void write_back() { /* ... */ }

    void run_cycle();
};

#### 3. 研究方向介绍
针对不同兴趣点的学生群体，提供了多个特色鲜明的研究分支供其选择加入：

- **绿色节能型计算设备的研发**
- 功耗控制电路的设计原则；
- 新能源供电模式下的电源管理系统创新思路；

- **面向特定应用场景定制化的专用集成电路(ASIC)制造**
- 图像识别加速卡的工作原理说明；
- 自动驾驶汽车感知层传感器融合模块的功能特性描述；

- **基于FPGA/FPGA SoC平台快速原型验证环境搭建**
- Vivado HLS工具链使用指南；
- OpenCL编程接口入门教程分享；