理解计算机系统结构：程序员视角与体系架构

计算机系统结构是计算机科学中的核心领域，它探讨了程序员在编写程序时所关注的计算机系统的概念性和功能性特性。Amdahl在1964年IBM360系列计算机的推出中提出了这个定义，他强调的是程序员，特别是系统程序员（包括使用汇编语言、机器语言、编译程序和操作系统）在设计和执行程序时所需理解的计算机属性，这些属性构成了计算机对程序员的可见部分，即其概念性结构和功能特性。 该领域的研究内容主要包括以下几个方面： 1. 基本概念：课程开始时会介绍计算机系统结构的基本概念，包括术语如"Computer Architecture"（计算机体系结构），它涉及计算机的外观设计以及用户看到的抽象层面，即他们编写程序时需要考虑的硬件和软件接口。 2. 体系结构的重要性：学习计算机系统结构旨在培养学生的整体视角，理解计算机系统的整体设计，包括总体结构和设计策略，这对计算机工程师来说是至关重要的，因为这涉及到总设计师的决策和长远规划。 3. 学习目标：学习计算机系统结构的目的是建立完整的计算机系统概念，掌握分析和设计方法，跟踪最新的研究成果，并有能力设计具有自主知识产权的计算机系统。随着技术的发展，课程内容涵盖了从传统的冯·诺依曼架构到新兴的非冯·诺依曼计算机，如超标量、超流水线、VLIW、向量处理机和并行处理机等。 4. 学科交叉与变革：计算机系统结构与多个学科紧密相连，如计算机组成原理、操作系统、编程语言、数据结构、微计算机技术、计算机网络等。课程内容反映出计算机系统结构处于快速变化之中，软件和系统结构技术发展迅速，而实现技术相对较慢。 5. 教学安排：课程通常包含32学时的教学内容，强调理论学习与实践相结合，鼓励学生通过阅读参考资料深入了解国际前沿技术和我国的计算机系统发展状况。 学习计算机系统结构对于理解现代信息技术至关重要，它不仅限于硬件设计，还涵盖了软件和系统设计的综合知识，对于未来的计算机科学家和工程师来说，这是必不可少的基础技能。