National Taiwan Normal University Course Outline
Spring , 2022

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I.Course information

Serial No.	1279	Course Level	Undergraduate
Course Code	AEU0016	Chinese Course Name	計算機結構
Course Name	Computer Architectures
Department	Department of Electrical Engineering
Two/one semester	1	Req. / Sel.	Sel.
Credits	3.0	Lecturing hours	Lecture hours: 3
Teach in English	Y	Teach in National Languages
Prerequisite Course	◎1. This is a cross-level course and is available for junior and senior undergraduate students, master's students and PhD students. 2. If the listed course is a doctroal level course, it is only available for master's students and PhD students.
Comment	◎Distance learning course
Course Description
Day & Class Period/Location	Mon. 7-9 Main 11111
Curriculum Goals		Corresponding to the Departmental Core Goal
1.　To learn how assembly languages are excuted in hardware		College: 　1-3 Planning, design and execution of engineering system integration. 　1-4 Ability to discover, analyze and process complex problems of integrated engineering.
2.　To analyze computer performance quantitatively		College: 　1-3 Planning, design and execution of engineering system integration.
3.　To understand the concept of pipeline execution		College: 　1-3 Planning, design and execution of engineering system integration. 　1-4 Ability to discover, analyze and process complex problems of integrated engineering.
4.　To understand the concept of memory hierarchy		College: 　1-3 Planning, design and execution of engineering system integration. 　1-4 Ability to discover, analyze and process complex problems of integrated engineering.
5.　English lectures and examinations		College: 　1-1 Application of knowledge and techniques of physics, mathematics and electrical engineering. 　1-4 Ability to discover, analyze and process complex problems of integrated engineering.

II. General Syllabus

Instructor(s)

KAO, Wen-Chung/ 高文忠

Schedule

注意: 本課程為國立臺灣師範大學全英語 +數位教學課程教學計畫之課程；課程實施包含面授、同步、非同步遠距教學

【16+2週】

（一）

課程目標

學習計算機內部的實際硬體結構、設計 CPU 的知識、軟硬體介面；修課學生應具備各類中央處理單元與新一代圖形處理器之軟硬體架構的設計知識。

（二）

適合修習對象

電機系與資訊系或其他對計算機組織之軟硬體架構有興趣者

（三）

學前能力

曾修習過數位系統或邏輯設計

（四）

課程內容大綱：請填寫每週次的授課內容及課程大綱(授課方式可複選填寫，例：當週次面授2小時、非同步1小時，分別於「面授」欄位寫2，「非同步」欄位寫1，「同步」欄位免填)

週次	單元名稱	單元目標 (簡要說明)	教學互動設計 (如:議題討論、同儕互評等)	測驗/評量活動 (若該週無此設計，則該週免填)	授課方式及時數 (請填時數，無則免填)
					面授	遠距教學
					面授	非同步	同步
1	計算機結構與技術簡介	介紹本課程的學習目標與相關技術	打開自己的電腦檢視其組裝，並研究其硬體規格	撰寫電腦規格研究報告			3
2	計算機效能分析	研究各類效能評估法與其原理	蒐集資料與分組討論	撰寫現今最新的CPU 效能之分析報告		3
3	指令：機器的語言 (I)	數位系統複習與指令設計原理	分組實作討論	將一段C程式轉成組合語言		3
4	指令：機器的語言 (II)	機器語言與程式語言之編譯		課堂平時測驗	3
5	計算機算術	加減乘法運算電路, 浮點與其他特殊運算電路	分組實作討論	設計一個ALU 包含加減法電路、先進的乘法電路		3
6	處理機 (I)	資料路徑設計	分組實作討論	資料路徑實作		3
7	處理機 (II)	控制單元設計	分組實作討論	控制單元實作		2	1
8	期中考			期中考	3
9	處理機 (III)	管線式設計, 危障處理與平行化	分組實作討論	管線化設計實作, 危障偵測電路實作		3
10	記憶體階層結構 (I)	快取記憶體	分組討論	快取記憶體架構設計		3
11	記憶體階層結構 (II)	虛擬記憶體架構		課堂平時測驗	3
12	處理機與周邊設備的連接	電腦輸出入系統設計	分組討論	各類輸出入系統分析報告		3
13	多處理機	多工平行處理機制	分組討論	GPU 讀書報告		3
14	指令階層平行化	指令階層平行化機制	分組討論	指令階層平行化讀書報告		3
15	高等計算機算術	進階運算電路		期末習題討論		1	2
16	期末考			期末考	3
17	自主學習	閱讀一篇論文	論文導讀	撰寫心得報告		3
18	自主學習	閱讀一篇論文	論文導讀	撰寫心得報告		3

Instructional Approach

Methods

Notes

Formal lecture

完整之授課講義

Group discussion

鼓勵學生提問

Problem-based learning

上半學期兩次作業，下半學期兩次作業

Grading assessment

Methods

Percentage

Notes

Midterm Exam

30 %

評估學生對指令集架構與管線式處理器的理解程度

Final exam

30 %

評估學生對記憶體與多處理器架構的理解程度

Presentation

40 %

自主學習報告

Required and Recommended Texts/Readings with References

1. 課程講義
2. (Text Book) Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface by David A. Patterson and John L. Hennessy, Fifth Edition, Morgan Kaufmann Publishers, 2013.新月

注意: 本課程為 國立臺灣師範大學 全英語 +數位教學課程教學 計畫之課程；課程實施 包含 面授、同步、非同步遠距教學

【16+2週】

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注意: 本課程為國立臺灣師範大學全英語 +數位教學課程教學計畫之課程；課程實施包含面授、同步、非同步遠距教學