系統軟體課程進度與開放資源

• Instructor: Jim Huang (黃敬群) <jserv.tw@gmail.com>
  • Facebook 粉絲專頁 (不要擔心提了笨問題，這就是專門和學生互動的)
• 討論區: https://www.facebook.com/groups/system.software2017/
• 課程信箱: <embedded.master2015@gmail.com>
• 行事曆: 可預約一對一討論

進階電腦系統理論與實作 (Fall 2017)

• 第 1 週 (Sep 22): 誠實面對自己
  • 課程簡介和注意須知
  • 注意: 第 2 週安排測驗，請準時參加，春季班考題
• 第 2 週 (Sep 29): 期初測驗
• 第 3 週 (Oct 6)

作業系統設計與實作 (Spring 2017)

• 第 1 週 (Feb 21): 誠實面對自己：不是這門課程很操，是你過去欺騙了自己 (第 1 週課程錄影)

  • 課程簡介和注意須知
  • 21 世紀的系統軟體: 「需求」層次: 正確 → 安全 → 可讀 → 優雅 → 利他; Benchmark / Profiling; 運算模式的巨變; Deep Learning 背後的資訊建設: GPU; 軟體品質和安全議題
  • 重新理解數值: integer overflow; 邏輯和算術的差異; 運用 bit-wise operator; Count Leading Zero
  • Programming Small
  • 2017 年春季作業說明
  • 課程表單 / 推薦閱讀: 因為自動飲料機而延畢的那一年
  • 期初測驗
  • 作業 (截止日: Mar 4)
    • phonebook, raytracing, compute-pi, clz

• 第 2 週 (Feb 28): 重新理解電腦結構

  • Computer Architecture (NOTE)
  • Modern Microprocessors A 90 Minute Guide! (必讀)
    • 重點提示和解說
  • 作業 (截止日: Mar 11)
    • introspect

• 第 3 週 (Mar 7): 效能改善，從掌握計算機組織開始

  • SIMD Programming Introduction
  • 在計算機裡頭實踐演算法
  • 論文 When Prefetching Works, When It Doesn’t, and Why 重點提示和解說
  • Code Review: Homework1
  • 作業 (截止日: Mar 20)
    • software-pipelining

• 第 4 周 (Mar 14): 開發工具和並行程式設計

  • 近期活動: 前往新加坡工作的第一手資訊, 手機裡的 ARM 處理器: 系列講座導論
  • C 語言演化背景和編譯器原理
  • 第 1 週作業回顧
  • Toward Concurrency
  • 測驗 / 測驗上傳區
  • 作業 (截止日: Mar 27)
    • phonebook-concurrent, mergesort-concurrent, microarch

• 第 5 周 (Mar 21): 並行程式設計

  • 近期活動: 手機裡的 ARM 處理器: 架構和指令集, 作業系統概念: Concurrency 程式設計篇 (2)
  • 第 3 週作業回顧
  • C 語言程式設計技巧
  • 案例分析: Linaro Cortex String benchmark for ARMv8
    • ssvb/tinymembench; hglm/test-arm-kernel-memcpy
  • inline assembly 中文解說
  • Toward Concurrency
  • 預習: 手機裡的 ARM 處理器

  #include <stdint.h>
  #define MAGIC1 0x100                                                            
  #define MAGIC2 "\0\xff" 
  #define IS_XXX (*(uint16_t *) MAGIC2 < MAGIC1) // big-endian or little-endian?

  • 作業 (截止日: Apr 8)
    • matrix

• 第 6 週 (3 月 28 日): Memory Model and Consistency

  • 近期活動: 手機裡的 ARM 處理器: 基礎指令和開發環境
  • Toward Concurrency
  • 第 4 週作業回顧
  • 所見所聞: 再次經歷偉大的「1940 年代」; 99% 零組件 Made in Taiwan 的機器人

• 第 7 週 (4 月 4 日): 掃墓，停課一次

• 第 8 週 (4 月 11 日)

  • 第 5 週作業回顧
  • 做好研究作業系統的準備
  • 2017 年春季班第一次分組表

• 第 9 週 (4 月 18 日)

  • 近期活動: 新加坡求職座談會
  • 不要忘記今晚看成大自製人造衛星的升空直播
    • 為何資訊科技公司急欲發射人造衛星？
  • 深入理解 CPU 和異質運算核心
  • AI 晶片如何降低功耗？
  • ARM: 聯發科手機晶片面臨的挑戰 / 手機裡的 ARM 處理器 (有 8 份錄影)
  • 以 Linux 為分析對象
  • 案例分析: server-framework

• 第 10 週 (4 月 25 日)

  • 2017 年春季班第一次分組表

• 第 11 週 (5 月 2 日)

  • 2017 年春季班第二次分組表
  • Quiz: Bubble sort in ARM assembly

• 第 12 週 (5 月 9 日)

  • 軟體缺失導致的危害
  • 淺談 Semaphore 與 Mutex
    • 錄影: 淺談 Semaphore 與 Mutex
    • 練習題
  • The Little Book of Semaphores
  • 以 Linux 為分析對象

• 第 13 週 (5 月 16 日)

  • video: Shimon Schocken 的電腦自修課程
  • 2017q1 期初測驗提示

• 第 14 週 (5 月 23 日)

  • 2017 年春季班第二次分組表

• 第 15 週 (5 月 30 日): 端午連續假期，停課

• 第 16 週 (6 月 6 日)

  • 新聞: 成大、永豐銀行 成立Atelier Future未來智慧生活工場
  • Blockchain: 動畫, The Blockchain and Us, 技術簡介, 市場分析
  • 2017 年春季班第二次分組表

進階電腦系統理論與實作 (Fall 2016)

• 第 1 週 (Sep 23): 誠實面對自己：不是這門課程很操，是你過去欺騙了自己

  • 課程簡介和注意須知
  • 21 世紀的系統軟體: 「需求」層次: 正確 → 安全 → 可讀 → 優雅 → 利他; Benchmark / Profiling; 運算模式的巨變; Deep Learning 背後的資訊建設: GPU; 軟體品質和安全議題
  • 你所不知道的 C 語言: 本週進度為「指標篇」和「物件導向程式設計篇」
  • 重新理解數值: integer overflow; 邏輯和算術的差異; 運用 bit-wise operator; Count Leading Zero
  • Programming Small: 在小處下功夫，不放棄整體改善的機會
  • 本學期作業說明
  • 隨堂測驗
  • 作業 (截止日: Sep 29)
    • phonebook, raytracing, compute-pi, clz
    • W1-QA (只有選修課程的學生需要完成這項)

• 第 2 週 (Sep 30): 並行 + 演算法分析

  • 第 1 週作業回顧
  • concurrency: Concurrency (並行) vs. Parallelism (平行); POSIX Threads; Thread Pool; Lock-free Thread Pool; 對 Linked-List 排序; Producer-Consumer Problem
  • Algorithm Complexity Analysis
  • 隨堂測驗: 題目: 將 Linked List Bubble Sort 裡頭的排序演算法從 recursive bubble sort 更換為 recursive merge sort
  • 作業: (截止日: 08:00AM Oct 7)
    • introspect, phonebook-concurrent
    • W2-QA (只有選修課程的學生需要完成這項)

• 第 3 週 (Oct 7): 重新理解電腦結構

  • 第 2 週作業回顧
  • Computer Architecture (NOTE)
  • Modern Microprocessors A 90 Minute Guide! (必讀)
  • SIMD Programming Introduction
  • 在計算機裡頭實踐演算法
  • 作業: (截止日: 08:00AM Oct 14)
    • mergesort-concurrent, software-pipelining
    • W3-QA (只有選修課程的學生需要完成這項)

• 第 4 週 (Oct 14): 作業系統概念的實踐

  • 2016 年秋季班分組表(第一次)
  • 灰姑娘真能穿玻璃鞋跳舞？工程師提出解答
    • 1697 年《鵝媽媽的故事》和 1812 年《格林童話》都提到灰姑娘，而灰姑娘穿什麼材質的玻璃鞋，能夠承受她的體重，讓她舒適地走路和跳舞？
  • 第 3 週作業回顧
  • Operating System Concepts
  • 案例探討: 強化 server-framework 效能
  • 隨堂測驗: 題目
  • 作業: (截止日: Oct 20)
    • server-framework, 回顧既有的作業

• 第 5 週 (Oct 21): 為什麼你該理解編譯器

  • 淺談 Microkernel 設計和真實世界中的應用
  • 回顧 SIMD 和計算機組織 + 案例分析:轉置矩陣
  • 編譯器和最佳化原理
  • 動態連結器
  • 作業: (截止日: Oct 27; 下方擇一，並且 Week4 的專題要繼續作)
    • jit-compiler, rubi

• 第 6 週 (Oct 28): 你所不知道的記憶體

  • 回顧第一次分組成果
  • 2016 年秋季班分組表(第二次)
  • 羅輯思維: 怎樣成為一個高手: 從 12:08 開始
  • Memory Allocation
  • How a Rogue Optimization Breaks C11 Memory Consistency
  • DTrace for Linux 2016: BPF tracing 是 Linux 效能分析最後一塊拼圖

• 第 7 週 (Nov 4) 數學總複習：線性代數, 離散數學, 機率統計

  • 理解矩陣, 從離散數學到數學文化
  • 形式化驗證 / Formal verification
  • 2016q3 Quiz

• 第 8 週 (Nov 11): 校慶停課

• 第 9 週 (Nov 18) 第二次分組成果報告

  • 學期評分須知
  • 新的專案題目 (選擇性)
  • 第二次分組成果回顧

Computer Systems: A Programmer’s Perspective

• CMU 官方網站
• 推薦閱讀: (和本課程高度相關)
  • Machine-Level Representation of Programs
  • Processor Architecture
  • Optimizing Program Performance
  • The Memory Hierarchy
  • Linking
  • Exceptional Control Flow
  • Virtual Memory
  • System-Level I/O
  • Concurrent Programming