《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