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進階電腦系統理論與實作 (Fall 2019)
第 1 週 (Sep 12): 誠實面對自己
課程簡介和注意須知
完整解說錄影 (3 小時)每週均安排隨堂測驗，採計其中最高分的 8 次
學期評分方式: 隨堂測驗 (25%) + 個人作業 (25%) + 分組報告及專題 (25%) + 自我評分 (25%)
歷屆修課學生心得: 張家榮 , 陳品睿 , 蕭奕凱
分組報告示範: ARM-Linux , Xvisor
GNU/Linux 開發工具共筆 : 務必 自主 學習 Linux 操作, Git, HackMD, LaTeX 語法 (特別是數學式), GNU make, perf, gnuplot透過 Computer Systems: A Programmer’s Perspective 學習系統軟體 : 本學期教科書 (第 2 週可向助教購書)軟體缺失導致的危害
1970 年代推出的首款廣體民航客機波音 747 軟體由大約 40 萬行程式碼構成，而 2011 年引進的波音 787 的軟體規模則是波音 747 的 16 倍，約 650 萬行程式碼。換言之，你我的性命緊繫於一系列極為複雜的軟體系統之中，能不花點時間了解嗎？
軟體開發的安全性設計和測試驗證應獲得更高的重視
解讀計算機編碼
人們對數學的加減運算可輕易在腦中辨識符號並理解其結果，但電腦做任何事都受限於實體資料儲存及操作方式，換言之，電腦硬體實際只認得 0 和 1，卻不知道符號 + 和 - 在數學及應用場域的意義，於是工程人員引入「補數」以表達人們認知上的正負數
您有沒有想過，為何「二補數」(2’s complement) 被電腦廣泛採用呢？背後的設計考量是什麼？本文嘗試從數學觀點去解讀編碼背後的原理
圖解傅立葉分析
傅立葉 (Fourier) 分析不僅是個數學工具，更是種徹底顛覆一個人以前世界觀的思維模式
不幸的是，傅立葉分析的公式看起來太復雜，以至於很多人囫圇吞棗，並從此對它深惡痛絕
本文在不需要特別熟悉數學工具的狀況下，讓讀者體會到藉由傅立葉分析看到世界的另一個樣貌
Bit-wise operations / bit-wise 的應用 bit-field 為什麼要深入學習 C 語言？
C 語言發明者 Dennis M. Ritchie 說：「C 很彆扭又缺陷重重，卻異常成功。固然有歷史的巧合推波助瀾，可也的確是因為它能滿足於系統軟體實作的程式語言期待：既有相當的效率來取代組合語言，又可充分達到抽象且流暢，能用於描述在多樣環境的演算法。」
C 語言：記憶體管理、對齊及硬體特性
C 語言: 數值系統 基於 C 語言標準研究與系統程式安全議題
藉由研讀漏洞程式碼及 C 語言標準，討論系統程式的安全議題
透過除錯器追蹤程式碼實際運行的狀況，了解其運作原理;
取材自 dangling pointer, CWE-416 Use After Free, CVE-2017-16943 以及 integer overflow 的議題;
C 語言: 指標
解讀 C 語言規格書的 “object”
重讀 “type” 的定義，並且理解 incomplete type 的意義
三位一體: Array, function, pointer types: 都歸類於 derived declarator types
void * 的設計考量C-style string
What comes after Moore’s Law? : 隨著 Moore’s Law 時代的結束, 通用化硬體效能不再如以往快速進步, 因此軟硬體也必須因應如此的變化, 這篇點出 4 個面向:
Ephemeral applications (短暫的軟體): 這點是以企業軟體來談，許多組織的觀點認為軟體壽命比運作其的硬體來得長久。在許多大企業依然如此，然而後續將大量導入 mobile, web, analytics 與其他軟體，更趨向快速轉變以符合客戶與市場所需;New workloads, such as machine learning: 呼應諸多計算架構大師所說的 Domain-Specific Architecture (DSA);
Cloud platforms: 對於雲端應用而言，使用者不會在意它是在哪種處理器與加速器上運作的;
Open source software: 主要在於特定的軟體開發商因人力與成本而減少支援硬體的範圍，開放原始碼軟體這時能夠作為考慮方案。儘管無法消弭對硬體的相依性，但不像軟體開發商對硬體平台支援或不支援的要求;
The Era of General Purpose Computers is Ending : 過往是研究員和從業者就設計瓶頸與發熱問題來說明困境，這篇則由製程發展與已發生的現象，討論以下變遷:
能追上最先進製程的晶圓廠商越來越少
TOP 500 中使用特殊晶片比例不斷上升特殊化處理器各方面變得更為經濟實惠
課程基本資料表單 : 務必填寫，以接收課程資訊 Week1 隨堂測驗: 題目 /作答表單
作業
第 2 週 (Sep 19): 課堂測驗
測驗時間: 15:10-18:10
可翻閱書籍和 Google 搜尋，但在測驗期間，禁止任何形式的討論。
作答以「紙筆」進行，請同學們記得攜帶文具。
測驗題目 作業
第 3 週 (Sep 26): C 語言程式設計
第 4 週 (Oct 3): code review
第 5 週 (Oct 10): 停課一次，在家測驗
題目 / 作答表單 (測驗時間 15:00 - 23:50 Oct 10)
第 6 週 (Oct 17): Code Review
第 7 週 (Oct 24): 機器內部表示法
第 8 週 (Oct 31): 程式碼最佳化
第 9 週 (Nov 7): Computer Architecture
第 10 週 (Nov 14): Memory Hierarchy
第 11 週 (Nov 21): Virtual Memory
佳句偶得：「寫程式就可以讓機器做事，當你會使用機器的時候，你就不用把人當機器用。但學校偏偏是個把學生訓練成機器的地方。」(出處 )
最佳化來自對系統的掌握
CS:APP 第 9 章重點提示 Week 11 隨堂測驗:
分組表 : 請在 12 月 3 日前執行選定的任務
第 12 週 (Nov 28): 記憶體管理
第 13 週 (Dec 5): 重新探討 Process
第 14 週 (Dec 12): 數學基礎 + 分組報告重點提示
2018 年 11 月 16 日新版國際單位制通過，新的公斤定義將改以物理學的普朗克常數為標準 (WTF?!)
世界上所有的測量結果都可以追溯到「國際單位制」(Système International d’Unités；SI Units)
國際單位制以七個基本單位為基礎，並由此推導出各種可相互換算的測量單位。多年來，測量的定義 —— 安培(ampere)、燭光(candela)、克耳文(kelvin)、公斤(kilogram)、公尺(meter)、莫耳(mole)以及秒(second) —— 都已重新定義
質量測量的標準源於存放在法國巴黎近郊國際度量衡局的單一物件 —— 國際公斤原器 (IPK)，自 1884 年被鑄造成為公斤的標準以來一直存放在此，有什麼問題呢？
根據近年的量測顯示，IPK 重量已減少約 50 微克
經過全球國家度量機構數十年的討論和研究，決定捨棄實體的 IPK，改以普朗克常數重新定義公斤單位，其定義比 IPK 至少穩定 100 萬倍
video: 公斤是如何重新定義？
目前的公斤質量是指以地心引力施加特定的力，修訂後的定義改用電磁力取代機械力進行測量
未來改以基布爾秤（Kibble balance）測量，後者以電磁力精準量測物體質量，可測量出多少電流產生的電磁力，才等同於作用在給定質量上的力。
Week9 提過碎形 ，現在來思考 希爾伯特曲線與豪斯多夫維度 分組報告重點提示 Linked list comparison # Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2620 0 @ 2.00GHz, 24 cores list : 0.534s, speedup 1.00 array list (4) : 0.293s, speedup 1.82 array list (8) : 0.160s, speedup 3.33 SIMD array list (4) : 0.263s, speedup 2.03 SIMD array list (8) : 0.140s, speedup 3.80
第 15 週 (Dec 19): I/O 和開發典範
第 16 週 (Dec 26): Virtual Memory + 傅立葉分析
第 17 週 (Jan 2):
第 18 週 (Jan 9): Concurrency + 課程回顧
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