計算機體系結構和并發課程旨在提供現代計算機系統的硬件和體系結構的實用知識，特別關注并發方面以及對編寫多線程軟件有影響的方面。

學生將對并發抽象及其如何影響計算機體系結構和軟件設計有基本的了解。學生將研究直接影響多線程軟件的計算機體系結構方面，例如內存層次結構、緩存一致性/一致性和硬件多線程。學生將學習如何基于對并發原理和 Java 內存模型的扎實理論理解來設計正確的多線程 Java 軟件。

計算機體系結構和并發課程將涵蓋從低級方面(例如用匯編語言實現的自旋鎖)到 Java 并發包中使用的高級設計模式對并發性的理解。

一、課程涵蓋主題

自上而下的計算機高級概述：構成計算機的主要組件以及它們如何交互。

并發抽象。

匯編語言和機器代碼。

將高級語言翻譯成機器代碼。

處理器的內部結構：控制單元(CU)和數據路徑。

CPU 內的并行性。

操作系統如何處理應用程序級線程的關鍵方面。

內存層次結構、緩存結構和緩存一致性機制。

創建和管理 Java 線程。

使用 Java 內存模型 (JMM) 規范進行理解和推理。

Java 傳統同步機制(以及它們與低級硬件指令的關系)

二、課程預習內容

1.什么是Java內存模型?

Java 內存模型定義了 Java 虛擬機與計算機內存的交互方式。Java 虛擬機是整個計算機的模型，因此自然也包括一個內存模型，即 Java 內存模型。

了解 Java 內存模型對于設計行為正確的并發程序至關重要。Java 內存模型規定了不同線程如何以及何時可以看到其他線程寫入共享變量的值，以及必要時如何同步訪問共享變量。

最初的 Java 內存模型因其不足而在 Java 1.5 版本中進行了修改，而這一版本的 Java 內存模型目前仍在 Java 中使用(截至 Java 14 版本)。

2.什么是操作系統的并發性?

并行處理是指同時執行多個指令序列。當多個進程線程在操作系統中并行運行時，就會出現并行處理。運行進程的線程總是通過共享內存或消息傳遞相互通信。并行會導致資源共享，從而引發死區和資源稀缺等問題。并行化有助于通過進程執行協調、內存分配和執行調度等技術最大限度地提高吞吐量。

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