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  • 软硬件接口》课程大纲
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    2014-07-16 10:47:41

    《软硬件接口》课程大纲

    Coursera课程 The Hardware/Software Interface是华盛顿大学提供的一门课程,其中汇编语言、进程结构、Java实现等章节内容我认为对于学编程的同学来说非常有用。教学环境是Fedora,顺带介绍了一些常用工具的使用。

    课程大纲

    • 这门课程将会让学生知道当软件运行时到底发生了什么,并说明这个问题可以通过硬件架构层、汇编层、C语言层和Java层等数层抽象解答。-
    • 这门课程的核心是关于C、汇编、以及底层数据表示的,但同时与更高层(Java语言实现机理)、更底层(处理器通用架构)、操作系统(无关操作系统的实现)相关。
    • 对于那些想要专注于高层抽象的计算机专业学生来说,这门课可能是他们学习到的关于C语言及以更下层的唯一课程。不过,他们大多能够同时学到一些系统编程、硬件设计与实现、操作系统、编译器等知识。
    • 对于对硬件、嵌入式系统、计算机工程、计算机架构等感兴趣的学生来说,这门课程是一门入门课程,后续课程会在特定领域更加深入,并且会关注更下层的硬件实现、电路设计等。

    课程主题

    本课程主要有三个主题。

    1. 表示:不同的数据类型,如整数和结构体数组,在内存中如何存在?指令如何编码?如何生成内存地址并用于创建复杂的数据结构?
    2. 翻译:高层的语言,如C和Java如何转换成硬件处理器的基本指令?
    3. 控制流:计算机如何阻止计算的顺序,如何跟踪大型程序当前的运行轨迹,多个进程如何并行执行?

    课程目标

    课程结束后,学生应该能够

    1. 理解高层次的程序转换成可以被处理器执行的指令流的过程
    2. 知道指针是什么,以及如何使用指针操纵复杂的数据结构
    3. 能够使用X86汇编语言写简短的程序,并理解汇编语言和高层次语言如何映射
    4. 理解分级存储器的基本组织和参数,理解它对于系统性能的重要性
    5. 能够解释清楚操作系统的功能
    6. 知道Java和C的本质区别
    7. 理解并行机制以及它在系统级的重要性
    8. 成为更高效的程序员,更有效的debug,对系统性能更敏感

    课程专题

    大约每周一个专题,包括

    • 数字的表示
    • 汇编语言
    • C语言基础
    • 内存管理
    • 操作系统的进程模型
    • 高层次机器架构
    • 分级存储器
    • 高层次语言的实现

      
      

    转载请注明作者:Focustc,博客地址为 http://blog.csdn.net/caozhk,原文链接为 点我
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    软硬件接口文档harda
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  • 最近在自学计算机相关的基础课程,感觉自己终于理解了计算机的硬件,软件,以及软硬件接口三大层面的内在关系。 记录一下自己的理解。 我想通过不同层次程序员的视角来看计算机的 计算机的硬件包含了CPU, 内存以及...

    最近在自学计算机相关的基础课程,感觉自己稍微理解了计算机的硬件,软件,以及软硬件接口三大层面的内在关系。

    记录一下自己的理解。

    我想通过不同层次程序员的视角来看计算机的软件,硬件及软硬件接口。

    首先是计算机的硬件。计算机的硬件主要包括CPU,内存以及I/O设备。机器语言程序员,可以通过直接编写CPU可执行的机器指令,从而实现具体的功能,比如读取内存数据。

    也就是说,机器语言程序员在编程时,是能够看到计算机的硬件设备,并且需要了解CPU的指令集,以及各个I/O硬件设备的数据手册,才能完成编程

    因此从机器语言程序员的视角,能看到的计算机的部分,都是纯硬件。

    但是面向纯硬件编程的话,程序难以实现移植,而且每当I/O设备型号改变的时候,都需要重新阅读其数据手册,任务量庞大而无趣。于是需要一个可以操控所有硬件的程序,这个程序便是操作系统内核(kernel)。通过内核,可以直接使用硬件资源,而不在需要追条编写机器指令,控制计算机的每一步动作。

    但是编写操作系统内核的程序员,面向的仍然是计算机中实实在在的硬件,他们需要将多条机器指令组合起来,实现对各个硬件设备的控制。

    因此从编写操作系统内核的程序员的视角,能看到的计算机的部分,仍然是纯硬件。

    在操作系统内核的基础上,程序员若想使用某个硬件资源,比如读取硬盘的数据,便可直接调用内核留下的函数接口。程序员不在关心CPU是如何一步一步完成硬盘数据读取的,可以很容易的使用硬件资源。这一层可以称作系统调用层。

    因此从编写系统调用层程序的程序员视角,已经看不到计算机内部的硬件动作,所看到的就是软件。

    操作系统内核和系统调用层合起来就是操作系统,正是操作系统连接了软件和硬件,成为了软件和硬件的接口。

    在操作系统基础上编写各种应用程序的程序员的视角来看,看到的就是纯软件了。


    以上是一个初学者的见解,若有问题,还请指出!微笑




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