2009 年先进计算机系统华夏班

2009 年先进计算机系统华夏班

2009.7.4

中国科学技术大学计算机科学与技术学院

招生宣讲报告

报告提纲

建设思路−办学动机 , 关于华夏班的命名 , 总体思路 , 培养目标

培养方案−学制 , 授予学位及毕业基本要求−培养方案制定的指导性原则

实施保障−组织管理 , 教学改革 , 师资配备 , 硬件配备 , 学生待遇 , 选拔和考核

标准

进度安排

23/4/19 中国科学技术大学计算机科学与技术学院 2


办学动机

是我院贯彻实施国家信息化发展战略，

提高信息技术人才自主创新能力的重大举措。国内现状

−全国几乎所有的高校都设有计算机专业、系或学院，真正能够培养计算机系统设计人才的院校极少，大都只能培养计算机应用型人才。

−在大批计算机专业毕业生找不到工作的同时，也有许多优秀的 IT 企业无法招聘到足够数量的计算机专业合格人才，这种矛盾远非供需数量的差异可以解释。

−从平均水平看，国内高校目前还无法培养出数量充足的，可以满足国家实现信息技术自主创新所需要的合格人才。

原因分析−办学条件和办学水平的差异：师资队伍、硬件条件和科研实践环境。−计算机系统的设计和实现需要用到计算机、集成电路、微电子甚至应用等多个

学科领域的综合知识。−在国外，计算机系统设计师要通过计算机科学和电子工程两个系来共同培养，

计算机科学系提供系统设计的教育背景，电子工程系提供系统实现的教育背景，只有少数一流大学才有条件培养同时掌握设计和实现技术的人才。


关于华夏班的命名—科大人自主创新的精神遗产

华夏班纪念中国计算机的先行之师华罗庚 - 夏培肃

培养华夏创新人才我校计算机专业创建于 1958 年应用数学和计算技术系首任系主任：华罗庚

中科院数学研究所所长兼我校应用数学和计算技术系系主任华罗庚给该系一年级同学讲授数学课，讲课的教室是北京玉泉路科大原校址教学二楼一层教室。该教室 1960 年改装为 107 计算机机房。


计算机专业首任教研室主任：夏培肃

中央大学（南京大学）本科毕业，英国爱丁堡大学博士，中国科学院院士

中国计算机的先行之师−1952 年，华罗庚教授会见了三位

年轻科学家，讨论的是一个前沿话题：研制中国的计算机。由此中国第一个计算机三人小组成立。他们是夏培肃、闵乃大，王传英。



计算机系统结构著名科学家−主持研制了我国第一台自行设

计的小型通用电子计算机——107 机。

−中国科学院计算技术研究所的创始人之一。

−创办了《计算机学报》和国际性期刊《 Journal Of Computer Science and Technology》，担任第一任主编。


2007 年 9月 21日，时年 84岁的夏培肃院士在接受我校校庆 50周年口述校史项目组采访时的照片。


计算机系统结构著名教育家−主持了计算所四期计算机训练班 ,

培养了我国第一批从事计算机教育和研究人员，他们中的很多人后来成为我国计算机界的领军人物。

−为中国科大培养了第一批教师。−2 名学生获全国百篇优秀博士学位论文奖

−3 名学生获中国科学院院长奖学金特别奖



首批教师：很多是参与 107机研制的教师


夏培肃院士（左六）与我校计算机学科早期建设者、 107 机研制者、原计算机系统结构教研室主任郑世荣教授、钟津立、周行仁、赵鼎文、杨学良、王武良等在玉泉路校园合影。



首套计算机教材−夏培肃先生主持编写的我校（也是我国）第一套《计算机原理》教材。


首台计算机−夏培肃先生主持研制的 107 机。−1953 年成立研制小组 , 1954 年开始设计， 1959 年研制成功 , 1960 年在中国

科大投入使用（在科大命名为 KD-1 ） , 1970 年随科大下迁至合肥， 1974 年被拆除。

107 计算机规模与当时的 EDVAC 和 EDSAC 计算机相当 .−六个机柜，其中中央处理机、磁芯存储器和电源各占用两个，另外还有作为输入输出设备的五单位发报机一台、电传打印机一台和控制台一个。

−全机共使用电子管 1280余只，功耗 6千瓦（不包括通风），机房占地面积约60 平方米。 107 机采用串行运算方式，机器主频 62 ． 5千赫，平均每秒运算 250次。

107 机共有两台，一台在中国科技大学用于科研和教学 , 一台安装在火炮研究所用于弹道计算。



先后参加第一台 107 计算机研制和改进的人员共有 30余人，除计算所科研人员和科大教师外，还有参加第三期计算机训练班的外单位学员。其中科大教师是 : 郑世荣、钟津立、周行仁、赵鼎文、杨学良、王武良、邵仁荣、周基桑、吉凤岗、魏彩屏、佟慧娟、陶志成、郭振刚、候慕媛、卿志远等。

科大和计算所合作研制成功 107 计算机，其后又将 107 计算机成功地应用于教学和科研工作，这是全面落实“全院办校、所系结合”办学方针和实行教学与科研结合所取得的重要成就。



The First Electronic Computers

1943-1946, J. Presper Eckert and John Mauchly at the Moore School of the University of Pennsylvania built the world’s first operational electronic, general purpose computer—ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator).

ENIAC was funded by the United States Army and became operational during World War II.

ENIAC was used for computing artillery firing tables

Eckert and Mauchly






The Origin of the Stored Program

Von Neumann Computer−1944 – John von Neumann

joined ENIAC team. Credited with the idea of storing programs as numbers

−1945 – John von Neumann proposed a stored program computer called EDVAC

−John von Neumann wrote "First Draft of a Report on the EDVAC" in which he outlined the architecture of a stored-program computer.

John von Neumann, c. 1955 Credit: Computer History Museum


The Stored Program Computer Architecture(von Neumann Architecture)

运算器(ALU)

存储器

控制器

输入设备输出设备

数据流

控制流

CPU

Electronic storage of programming information and data eliminated the need for the more clumsy methods of programming, such as punched paper tape — a concept that has characterized mainstream computer development since 1945.

23/4/19 CS of USTC AN Hong 17

EDSAC,1949−Maurice Wilkes at Cambridge

University developed EDSAC, the first large scale, fully operational stored program computer

−Tecnhology: vacuum tubes

−Memory: 1k words, 17bits, mercury delay line

−Speed: 650 instructions/sec ,714 operations/sec, 2.25MHz

−1,400 ft3

−1951 – Remington-Rand sold Univac 1 to US government for $1,000,000EDSAC 1

The First Practical Store Program Computer

Maurice Wilkes

Wilkes with the EDSAC


世界第一台计算机 vs. 第一颗微处理器芯片1946 ， ENIAC(Electrical

Numerical Integrator And Calculator )− 18000 vacuum tubes

− 1500 relays

− 174 KW

− 30 tons

− 1800 sq. ft. footprint

− Clock: 100kHz

− RAM: ~230bytes

− IO: punched card

1971, Intel 4004− 10 micron

process ， NMOS-Only Logic

− 2,300 transistors− 3x4 mm die− 4-bit bus− Performance < 0.1

MIPS− 640 bytes of

addressable Memory− 750 KHz

25 年后

中国第一台自主设计的计算机 vs. 第一颗自主设计的通用微处理器芯片 1959年， 107计算机主设计师：夏培肃 KD-1之母, 龙芯的“奶奶”

我们祖上“挺阔的”

2002 年，龙芯 1 号 (2003 年4 月 25 日 , 龙芯 1B, 夏 50)

主设计师：胡伟武龙芯之父

我们现在很落后


43 年后


总体思路

总体思路：面向国家信息化的战略目标对高水平计算机人才的迫切需求，发挥中科院“全院办校，所系结合”的办学优势，利用科学院内相关研究所（如计算所、中科院软件所、中科院微电子所等）的师资力量和实践平台，从进入科大学习的优秀学生中选拔出有志于先进计算机系统设计和创新的英才，优化配置教学资源，面向计算机领域的国际前沿水平，科学设置高标准的英才培养计划，加强对计算机系统前沿技术和核心技术的教学和研究，强化在先进计算机系统方面的自主创新能力和设计实现能力的培养。

围绕国家信息化发展战略的大需求，给学生创建一个充满机遇的大舞台，引导学生树立成为世界一流专家的大志向。

办学优势：全院办校，所系结合；一流科研，一流教学


培养目标基础知识扎实，满足行业需求的合格人才实践能力较强，适应专业工作的优秀人才研究素质过硬，世界一流的研究型拔尖人才科大定位：大量合格人才，部分优秀人才，少量拔尖人才

不合格需要培训合格优秀拔尖人才质量

人才数量一般高校

一流高校

学制 , 授予学位及毕业基本要求

普通班学制：本科 4 年。实行学分制，学生修

满 160 学分，通过本科毕业论文答辩并符合学校有关本科学位授予规定者，授予工学学士学位。

华夏班学制：本硕贯通， 6 年。实行学分制，前四年学生修满

160+X 学分，完成华夏班指导性学习计划表，成绩符合要求者，免试直读硕士学位。

后两年学生完成硕士学位论文，通过论文答辩并符合学校有关硕士学位授予规定者，授予工学硕士学位 , 同时授予先进计算机系统华夏班荣誉学位（或毕业）证书。可免试推荐攻读博士学位。



培养方案制定的指导性原则

英才班：选拔“高起点”−最高人数限定：年级学生规模为 20~30 人。−选拔标准：综合考虑基础课成绩和实际能力−因材施教：按个性化的教学计划进行培养

特色专业：培养“高标准”−通过与国内外一流大学和学术机构的联系与合作，共同制定人才培养

的基本架构−三年级为专业起点 ( 或二年级下学期 ) ，特色专业的学生必须修完全部特色专业规定的必修课

双元教育：输出“高水平”−“高起点”的人才选拔与“高标准”的人才培养相结合 ,构成“高水平”人才输出的前提条件



理论教学环节−基础 + 核心 + 前沿，学分比例： X ： Y ： Z

−加强若干核心课程教学 , 增加难度和深度计算机系统导论 , 数字逻辑 , 组成原理 , 体系结构 , 语言和编译 , 操作系统 , 超大规模集成电路设计

大量使用国外教材，利用好国外教材的相关教学资源全面开展双语教学统班上课，作业 /实验 /考试标准不同；必要时开设小班课程


实践教学环节−课程实验 + 开放实验，主要使用自编教材−加强实验课程体系建设和课外实验项目建设−开放实验项目 ( 必修 ) ：加强实践能力的培养

设计一台“可用的”计算机系统原型−大学生研究计划 ( 必修 ) ：加强研究素质的培养−能力训练：计算思维能力；算法设计与分析能力；程序设计与实现能

力；系统设计实现能力；应用能力；协作和管理能力


理解现代计算机系统设计的理论基础

存储程序计算机体系结构 (冯•诺依曼结构 )


运算器(ALU)

存储器

控制器

输入设备输出设备

数据流

控制流

CPU

23/4/19 CAS ICT AN Hong 27

理解现代计算机系统设计的影响因素

1-28

理解现代计算机系统设计的抽象层次

软件硬件

应用问题

语言

指令集体系结构 ( 以及 I/O接口 )

微体系结构

逻辑和电路设计

器件 ( 晶体管 /集成电路工艺 )

算法 + 数据结构

23/4/19 USTC CS AN Hong 29

了解现代计算机系统的设计和制造过程

掌握先进前沿的计算机系统结构专业理论和技术

超大规模集成电路

数字逻辑

计算机组成

串行机器语言 (ISA)

编译技术

程序设计( 高级语言 / 数据结构 / 算法 )

计算机系统导论

处理器体系结构

片上多处理器体系结构

计算机体系结构

并行计算机体系结构

光电 / 数模混合电路

VLSI测试与可测性设计

并行系统 /嵌入式系统组成

并行机器语言 (ISA)

并行程序设计(并行语言 /并行算法 )

并行编译技术


加强计算机系统设计和实现能力


计算机系统导论( 从晶体管到小计算机设计 )

计算机组成与设计( 流水线处理器设计 )

数字逻辑( 运算器 /功能部件设计 )

处理器体系结构( 结构建模与量化分析 )

操作系统原理与设计( 操作系统设计 )

编译原理与技术( 编译器设计 )

计算机系统原型设计 ( 开放性实验 )(“ 真实的”计算机系统原型设计 )

程序设计语言 ( 程序设计 )

组织管理

保障高质量培养计划的制定和顺利实施−专家指导小组 : 陈国良 , 李国杰 + 国内外专家

与国内外一流大学和学术机构的建立联系与合作，对人才培养的基本架构提供指导和咨询意见

−培养方案实施，督导和协调小组 : 院领导 + 学位点领导 + 教学秘书组织制定，修订和实施培养计划组织协调相关教学活动制定考核评估办法 , 评估教学水平和质量 , 提出改进建议与国家 ,中科院 ,学校和学院层面的要求协调一致

−培养方案制定和执行小组 ( 华夏班教学工作委员会 ): 科大老师 / 计算所老师

提出培养方案草案课程和课程组建设指导大学生研究计划和开放性实验项目争取各种项目和经费资助


教学改革

优秀 / 精品课程建设 : 教改工作的亮点−若干门核心课程建设为省 /部级和国家级精品课程−提高核心课程的教学水平和教学质量 , 校内评估保持优秀 ,并尽可能多

建设成为校级精品课程

实验课程体系建设和课外实验项目建设 : 教改工作的重心−对学生素质培养的作用最根本−需要的投入最大 ,完成的难度最大−引入国外一流大学实验教学理念

前沿课程和讲座−聘请国内外计算机系统结构一流大师和著名学者来讲授


师资配备

核心和前沿课程教师 /学导−中国科大教师−中科院相关研究所教师−国外教师

成立课程组 ,开展定期和制度化的理论课教学研讨−课程设置的科学性和前沿性−本硕博课程之间的纵向衔接 ,核心课程之间的衔接

成立学导组 ,开展定期和制度化的实践课教学研讨−保证提供大学生进入实验室成为团队的一员开展研究工作的条件


硬件配备

硬件实验很“烧钱” 主要的硬件实验设施：平均 3 年的生命周期

−龙芯开发板和实验系统−多种类型的多核 /众核实验板−嵌入式系统实验板−基于 FPGA 的硬件模拟实验平台−基于 FPGA 的硬件仿真实验平台−VLSI验证和测试实验平台−EDA 工具−高性能并行计算机−各种基准测试程序包

华夏班实验室−每个人都有自已的工位和 PC 环境


学生待遇 : 准研究生配备专门的学导指导 ( 学生与导师协商 / 教学工作委员会协助安

排 , 主要指导大学生研究计划和本科毕业论文 )−中国科大 , 计算所 , 软件所 , 微电子所等 , 著名企业研发机构的优秀教师和

研究人员

提供尽早与优秀企业 , 创新性科研项目 , 优秀的研发团队和人员接触的机会−华夏班实验室

为大学生研究计划设立全时助学金或半时助学金 ( 导师 / 学院 / 学校共同分担 ):3~6 个月

学术活动资助 ( 学院提供 ): 发表学术论文 ,参加国内外学术会议合格者授予华夏班荣誉毕业证书 ( 学校 )

对获得荣誉毕业证书中的优秀学生设立华夏创新人才奖 (由学院组织专家评审产生 )


选拔和考核标准

进入−大学二年级下学期 ~三年级下学期 ( 提供三次准许进入时间 ),特殊情况个别研究处理

−综合考虑基础课成绩和实际能力−在限定的人数里择优录取 ( 名额根据当年情况动态调整 )

−向华夏班教学工作委员会提交申请书 , 大学生研究计划 ( 进入华夏班第一学期找好学导 )

−被录取者填写诚信保证书

合格标准 −按照华夏班的指导性学习计划完成课程学习−修满规定的学分−修完指定的必须课程 , 成绩合格 −完成大学生研究计划−完成开放性实验项目

退出−学习过程中考核不合格者


进度安排

招生−7 月 4 日 : 宣讲−7 月 10 日 : 提交申请表报名−7 月 20日前 : 完成录取 ,公布录取名单−联系人 : 林老师 [email protected]

开班−9月份 , 开班仪式−进入华夏班实验室−按指导性学习计划安排教学工作



明天中国科大为有你这样的校友而骄傲！

华夏班的期望

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