计算机系统基础习题课 (2021 秋季学期)

截止日期

Hard Deadline (所有实验作业): 2022 年 1 月 16 日 23:59:59。

课程简介

大家在数字电路里都实现过“状态机”，例如一个计数器内部存储了数字 $x$，每次按下开关执行 $x\leftarrow (x+1)\bmod 3$。计算机系统基础这门课 (以及实验部分) 最重要的 take-away message，就是告诉大家日常使用的计算机本质上也是这么一个状态机。在实验课中，我们会用代码严谨地带大家理解这样的 “状态机” 的状态定义、状态转换，以及与外界的交互方式。

实验课首先承担了大家对 “系统编程” 能力的训练，大家会熟悉 Linux 命令行工具的使用，在将命令行工具变成大家日常生活一部分的同时，完成一系列的编程实验。

理解一个系统的最佳实践就是去实现它。因此在本课程的 PA 部分，你将会在框架代码的基础上实现一个 RISC-V 全系统模拟器 NEMU，它不仅能运行各类测试程序，甚至还可以运行操作系统和 “仙剑奇侠传”。模拟过硬件的执行，自然就能深 (痛) 入 (苦) 理解计算机系统了。

• 计算机系/匡亚明学院：周四 16:10-18:00 仙 II-312
• 人工智能学院：周五 14:00-15:50 逸 B-105
• 任课教师：王慧妍 <why@nju.edu.cn>、蒋炎岩 <jyy@nju.edu.cn>
• 助教：欧先飞 <ouxianfei@smail.nju.edu.cn>、屈道涵 <whuqdh@126.com>
• 顾问：余子濠 <yuzihao@ict.ac.cn> (PA 作者)

课程资料

课程视频 (王慧妍) 仅本届学生校内分享，不再公开。

1. The Missing Course of Your CS Education [PA0: 开发环境配置]
2. C 语言拾遗1：机制 [PA1: 监视器]
3. C 语言拾遗2：编程实践 [Lab1: 大整数运算]
4. NEMU 框架选讲1：编译运行 [PA2: 模拟指令执行]
5. NEMU 框架选讲2：代码导读
6. 数据的机器级表示
7. x86-64 选讲 [Lab2: x86-64内联汇编]
8. 调试：理论与实践
9. 链接与加载选讲 [PA3: 中断和异常]
10. Abstract Machine 选讲
11. I/O设备选讲
12. 系统编程与基础设施 [Lab3: 性能调优]
13. 中断与分时多任务 [Lab4: 缓存模拟器]
14. 程序优化选讲
15. 虚拟存储选讲 [PA4: 分时多任务]
16. “造轮子”的方法和乐趣
17. 复习&答疑