智能计算体系结构.pdf

智能计算体系结构课程编号：课程中文名称：智能计算体系结构课程英文名称：IntelligentComputingArchitectures开课学期：秋季学分/学时：2/32先修课程：计算机组成原理，数字系统设计，智能计算概论，机器学习导论等建议后续课程：计算机体系结构，深度学习，数据挖掘，智能计算系统等适用专业/开课对象：计算机专业、电子信息专业、高等工程学院/大三本科生团队负责人：杨建磊责任教授：执笔人：杨建磊核准院长：高小鹏一、课程的性质、目的和任务本课程是面向理工科三年级本科生开设的专业选修课程，为《计算机组成原理和实验》与《智能计算导论》等课程的后续延伸，尝试将智能计算硬件加速的最新研究前沿技术引入课堂。本课程涉及到的理论基础较为广泛，包括智能计算领域（人工智能、机器学习、数据挖掘、图像处理、计算机视觉等）与硬件加速领域（硬件描述语言、计算机组成原理、数字系统设计、集成电路设计等）的基本知识。同时，本课程亦需要较为扎实的工程技术实践能力（算法实现、系统仿真、硬件调试等），因此是一门软硬件协同兼顾且重于研究探索的实践课程。本课程以智能计算领域几个典型应用为研究对象，讲述从软件算法到硬件结构的设计和映射原理及方法，使学生理解从系统结构的角度实现智能计算的工作过程，培养学生直接采用硬件系统结构分析、设计和实现智能计算算法的基本技能。本课程要求学生自主设计及开发几项典型的智能计算功能模块并最终搭建一项完整的功能原型机，使其掌握硬件加速智能计算的工程化方法，并具备软硬件异构协同设计的基本素养和学术视野，为今后更深入的理论学习和研究实践奠定良好基础。本课程是学院规划和建设的“本科前沿课程”之一,实践性较强，课程教学目标高，知识内容前沿、知识面宽、知识运用综合，实验体系具有很高的难度与强度。本课程适合渴望学习前沿技术与敢于面对挑战的学生，选修本课程的学生应有充分心理准备。具体的教学目标可分解为以下几点：（1）了解智能计算领域中包括人工智能、机器学习、模式识别、数据挖掘、图像及视觉处理等方向的几类基本模型和算法；了解智能计算硬件加速的科学问题、实验技术、工1具资源以及该领域最新的研究前沿；（2）掌握数字系统设计的基本方法、原理和相关研究方法，注重工程思维与创新思维的培养，尤其是具备将智能计算方法按照功能层次和数据流图进行模块化实现及系统集成的思维能力，并采用数字系统设计方法进行硬件实现、调试及性能测试分析；（3）具备利用Verilog语言和Modelsim、Vivado及HLS等工具设计和测试智能计算算法模块并进行系统集成、功能测试、性能分析和论证的能力；（4）具有获取和利用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力；（5）掌握计算机和嵌入式数字系统工程中方案设计与性能测试及系统优化的实验方法，获得实验技能的基本训练；（6）掌握智能计算系统模型建立、分析求解和设计方案论证的理论和方法，培养学生分析和解决智能计算加速方法等工程实践问题的创新设计能力。课程目标对毕业要求的支撑关系课程目标对毕毕业要求业要求的支撑关系毕业要求1：工程知识课程目标：1、能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂计算机工程问题。3毕业要求2：问题分析课程目标：2、能够应用数学、自然科学基本原理，并通过文献研究，识别、表达、分析复4、5、6杂计算机工程问题，以获得有效结论。毕业要求3：设计/开发解决方案能够设计针对复杂计算机工程问题的解决方案，设计满足特定需求的计算机课程目标：2、系统，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑法律、健康、安全、文化、5、6社会以及环境等因素。毕业要求4：研究课程目标：2、能够基于科学原理并采用科学方法对复杂计算机工程问题进行研究，包括设6计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。2课程目标对毕毕业要求业要求的支撑关系毕业要求5：使用现代工具课程目标：3、能够在计算机工程实践中开发、选择与使用合理有效的技术、资源、现代工4程工具和信息技术工具，并了解其局限性。毕业要求6：工程与社会具有追求创新的态度和意识，掌握基本的创新方法，以及综合运用理论和技课程目标：1术手段设计复杂计算机系统与过程的能力；设计过程中能够综合考虑社会、经济、文化、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素。毕业要求7：环境和可持续发展了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规；能够正确认识专业工程实践对课程目标：4环境和社会可持续发展的影响，合理评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响。毕业要求8：职业规范具有坚定正确的政治方向，良好的思想品德、社会公德和职业道德；具有人课程目标：4、文社会科学素养、社会责任感；具有良好的身体素质和心理素质，能履行建5