第100章 工程院院士，高穩
第100章 工程院院士，高穩
燕大，信息科學技術學院。
理科教學樓的一間大型多媒體階梯教室里，此刻已經是座無虛席。
不僅是過道上加了塞，連後排的空地和窗台上都擠滿了慕名而來的旁聽生。
高穩作為燕大計算機體系結構與底層算法領域的真神，華夏工程院院士。
平時也很少給本科生上基礎課。
今天這堂《底層算法與高性能計算架構》，其實是面向大一新生的開學第一課，也是他這學期為數不多親自登台的專業導論課。
正因如此，不僅信科本院的學生們都來了，就連外院的學霸們也聞風而動，只為了一睹真神的風采。
高院士站在講台上，手裡的粉筆，在黑板上畫著底層系統架構的邏輯圖。
「在NUMA架構下，多核心並發並不是簡單的線程疊加。」
「當兩個線程同時修改同一個緩存行內的不同獨立變量時，就會觸發偽共享陷阱。」
「這個時候，MESI緩存一致性協議就會在底層的物理總線上，引發一場納秒級的無效數據沖刷風暴，直接把你們引以為傲的並發算力拖成龜速！」
高院主在講台上侃侃而談，台下的夫=新生們都聽懵逼了。
雖然高院士講的邏輯很清楚，一環扣一環的，他們能聽懂這其中的因果關係O
可是這些底層硬體、緩存一致性協議的專業概念，他們現在還沒有接觸過啊，這特麼是一堂面向大一新生的導論課該講的東西？
事實上，到了院士這個級別，他們站在講台上，從來就不是為了教學生某個具體的知識點。
他們傳授的，是一條路，一種全新的思維邏輯，一個能打破常規的破局方向一至於教那些具體的知識？
比如怎麼去寫C++的基礎語法？
怎麼去聲明一個變量？
怎麼去調用那些現成的API接口？
別說高院士這位工程院院士了，就是燕大信科里隨便拉出來一個教授，都不會去講！
因為在這些燕大頂尖學者的眼中，那些像查字典一樣的編程工具和語言規範，難道不是你們這群能考進燕大的天之驕子們，自己在寢室里熬兩個通宵就能自學學會的東西嗎？
這種基礎的玩意兒，哪裡用得著大學教授站在講台上浪費時間去教？
這就是華夏最高學府的門檻與調性！
台下的學生們雖然懵，但依然瘋狂的記錄著，指望回去慢慢消化。
高院士這時停了下來，嚴肅的說道。
「把筆都放下，不用記筆記。」
「你們要是邊聽邊記，是跟不上我的節奏的。」
此話一出，台下那些正瘋狂做筆記的新生們，臉瞬間就紅了。
就在他們為自己無知行為感到羞恥的時候，高院士突然笑道。
「但是你們可以用手機錄，那玩意兒能跟上————」
台下發出了一陣鬨笑聲。
他們這群天之驕子此時才真正意識到，大學和高中真的不同。
知識也好，老師也好。
而坐在階梯教室最後一排的李東，也是越聽越興奮！
別人聽不懂，他可以呀！
「原來多線程並發時的緩存一致性問題，本質上就是物理層面上的數據競爭映射————」
「叮鈴鈴。」
下課鈴聲響起。
高院士直接說道。
「這節課就到這裡，下課。」
李東猛的起身，抓起自己的背包就準備衝下講台去問問題。
然而，他以前在江城七中養成的習慣讓他吃了大虧。
他坐的是最後一排，等他好不容易跑到講台邊上的時候。
他人都傻了。
「七中誤我！」
此時的高院士身邊早就圍滿了熱情的學霸。
「高老師，關於那個緩存行對齊的問題————」
「高老師，多線程鎖的開銷在實際工程中怎麼量化————」
李東只能無奈的站在最外圍，等著前面的同學先問完。
十幾分鐘過去了，眼看著快到了下一節課的上課時間。
高院士才對著周圍的學生擺了擺手。
「好了，同學們，你們先去上下一節課吧，剩下的問題，你們可以問你們的任課教授。」
大家雖然挺失望的，但也不能不上下一節課呀，只能無奈散開。
高院士走出了階梯教室。
李東見狀也跟了上去。
走廊上，高院士察覺到後面有人跟著，回過頭看了看李東。
「同學，」高院士笑著問道。
「你不上課嗎？」
李東說道。
「我不是這個班的。」
高院士愣了一下，隨即反應了過來。
「元培的？」
李東點了點頭。
「哈。」高院士一下子就笑了出來。
他在元培學院那邊其實也是有掛課的，但像這種大一剛開學，就不去上自己院系的通識課，直接跑來信科學院的學生，有是有，但確實比較少見。
「走吧。」高院士招了招手，帶著李東穿過理科樓的連廊，來到了他在信科學院的獨立辦公室。
推門進去，高院士在辦公桌前坐下，示意李東也坐，隨口問道。
「怎麼？課上有什麼沒聽懂的地方嗎？」
李東搖了搖頭。
「都聽懂了，您講得深入淺出，把底層硬體和軟體算法的關係剖析得特別透徹。」
高院士聽完，忍不住笑了。
這學生挺有趣的啊。
大一新生能聽懂多少底層並發？
這小馬屁拍得不顯山不露水的，情商蠻高的嘛。
而坐在對面的李東，完全不知道自己說了大實話，反而被人當成了高情商。
「那你跟著我來辦公室，是想問什麼？」
高院士饒有興趣的看著他。
李東直接問道。
「高老師，我最近在研究關於計算黎曼Zeta函數非平凡零點的底層算法優化。」
「我想在這個多點求值（multipleevaluations）的基礎上，進一步優化它的內存分配，嘗試把計算規模推到萬億級甚至更高的極高階區間。」
「但在利用FFT對Zeta函數進行大規模網格展開時，底層內存的調用邏輯我總是處理不好。」
「當網格規模放大到千萬級、億級時，算力冗餘太大，經常引起嚴重的內存碎片化或者緩存未命中。」
李東將自己對《黎曼手稿》嵌套進程式語言的一些遇到的問題說了出來。
「所以怎麼才可以在不改變整體數學時間複雜度的情況下，重構C++底層的內存排布方式呢？然後最大限度地迎合CPU的緩存預取機制？」
高院士在聽到李東這番話後，放下保溫杯。
他特別喜歡這種會自己深度思考的學生。
他仔細想了想剛才李東說的內存分配邏輯，雖然他不能僅僅通過幾個問題就完全看透李東那套降維算法。
畢竟他也不是專攻數學的。
但他還是發現了這套框架在硬體調度上的一些弱點。
「你的思路和正常學生很不一樣，切入點很偏，但非常有意思。」
高院士拿起一支筆，在紙上畫了一個簡單的內存分塊圖。
「既然用了FFT做多點求值，你不能用常規的連續內存分配去想。」
「位反轉置換會徹底打斷CPU緩存的空間局部性。」
「你得手動做分塊處理，把龐大的網格矩陣切分成能完全塞進L2緩存的小塊，在小塊內部完成運算後再寫回主存。」
高院士耐心的給李東講解著內存對齊的精髓，句句都是乾貨。
李東聽著高院士的話，【代碼直覺】瞬間將這些概念具象化。
「我明白了！謝謝高老師！」
李東是真心的感謝，這就是有名師的好處，他們可能不像李東一樣有外掛，但是也沒見牛頓他們有外掛呀，可是依然不影響他們的牛逼。
問完核心的學術問題後，李東突然想起了一個很現實的問題。
他的聯想電腦到現在都還開不了機，也還沒去買新的。
所以他有些不好意思的問道。
「那個————高老師，咱們學校能申請用機房嗎？」
高院士正喝著茶，聽到這個問題，差點沒嗆到。
「我們學校的機房都是公用資源，」
高院士有些哭笑不得的解釋道。
「你直接拿著你的校園卡去刷卡就能進去用。」
「當然，如果你需要跑超大規模的算力，可以在校園網上用學號申請超算中心的節點。」
李東這才恍然大悟。
高院士看著眼前這個有些迷糊的少年，越發覺得有意思了。
「同學，你叫什麼名字？」高院士微笑著問道。
「我叫李東。」
「李東————」高院士點了點頭，把這個名字記在了心裡。
燕大，信息科學技術學院。
理科教學樓的一間大型多媒體階梯教室里，此刻已經是座無虛席。
不僅是過道上加了塞，連後排的空地和窗台上都擠滿了慕名而來的旁聽生。
高穩作為燕大計算機體系結構與底層算法領域的真神，華夏工程院院士。
平時也很少給本科生上基礎課。
今天這堂《底層算法與高性能計算架構》，其實是面向大一新生的開學第一課，也是他這學期為數不多親自登台的專業導論課。
正因如此，不僅信科本院的學生們都來了，就連外院的學霸們也聞風而動，只為了一睹真神的風采。
高院士站在講台上，手裡的粉筆，在黑板上畫著底層系統架構的邏輯圖。
「在NUMA架構下，多核心並發並不是簡單的線程疊加。」
「當兩個線程同時修改同一個緩存行內的不同獨立變量時，就會觸發偽共享陷阱。」
「這個時候，MESI緩存一致性協議就會在底層的物理總線上，引發一場納秒級的無效數據沖刷風暴，直接把你們引以為傲的並發算力拖成龜速！」
高院主在講台上侃侃而談，台下的夫=新生們都聽懵逼了。
雖然高院士講的邏輯很清楚，一環扣一環的，他們能聽懂這其中的因果關係O
可是這些底層硬體、緩存一致性協議的專業概念，他們現在還沒有接觸過啊，這特麼是一堂面向大一新生的導論課該講的東西？
事實上，到了院士這個級別，他們站在講台上，從來就不是為了教學生某個具體的知識點。
他們傳授的，是一條路，一種全新的思維邏輯，一個能打破常規的破局方向一至於教那些具體的知識？
比如怎麼去寫C++的基礎語法？
怎麼去聲明一個變量？
怎麼去調用那些現成的API接口？
別說高院士這位工程院院士了，就是燕大信科里隨便拉出來一個教授，都不會去講！
因為在這些燕大頂尖學者的眼中，那些像查字典一樣的編程工具和語言規範，難道不是你們這群能考進燕大的天之驕子們，自己在寢室里熬兩個通宵就能自學學會的東西嗎？
這種基礎的玩意兒，哪裡用得著大學教授站在講台上浪費時間去教？
這就是華夏最高學府的門檻與調性！
台下的學生們雖然懵，但依然瘋狂的記錄著，指望回去慢慢消化。
高院士這時停了下來，嚴肅的說道。
「把筆都放下，不用記筆記。」
「你們要是邊聽邊記，是跟不上我的節奏的。」
此話一出，台下那些正瘋狂做筆記的新生們，臉瞬間就紅了。
就在他們為自己無知行為感到羞恥的時候，高院士突然笑道。
「但是你們可以用手機錄，那玩意兒能跟上————」
台下發出了一陣鬨笑聲。
他們這群天之驕子此時才真正意識到，大學和高中真的不同。
知識也好，老師也好。
而坐在階梯教室最後一排的李東，也是越聽越興奮！
別人聽不懂，他可以呀！
「原來多線程並發時的緩存一致性問題，本質上就是物理層面上的數據競爭映射————」
「叮鈴鈴。」
下課鈴聲響起。
高院士直接說道。
「這節課就到這裡，下課。」
李東猛的起身，抓起自己的背包就準備衝下講台去問問題。
然而，他以前在江城七中養成的習慣讓他吃了大虧。
他坐的是最後一排，等他好不容易跑到講台邊上的時候。
他人都傻了。
「七中誤我！」
此時的高院士身邊早就圍滿了熱情的學霸。
「高老師，關於那個緩存行對齊的問題————」
「高老師，多線程鎖的開銷在實際工程中怎麼量化————」
李東只能無奈的站在最外圍，等著前面的同學先問完。
十幾分鐘過去了，眼看著快到了下一節課的上課時間。
高院士才對著周圍的學生擺了擺手。
「好了，同學們，你們先去上下一節課吧，剩下的問題，你們可以問你們的任課教授。」
大家雖然挺失望的，但也不能不上下一節課呀，只能無奈散開。
高院士走出了階梯教室。
李東見狀也跟了上去。
走廊上，高院士察覺到後面有人跟著，回過頭看了看李東。
「同學，」高院士笑著問道。
「你不上課嗎？」
李東說道。
「我不是這個班的。」
高院士愣了一下，隨即反應了過來。
「元培的？」
李東點了點頭。
「哈。」高院士一下子就笑了出來。
他在元培學院那邊其實也是有掛課的，但像這種大一剛開學，就不去上自己院系的通識課，直接跑來信科學院的學生，有是有，但確實比較少見。
「走吧。」高院士招了招手，帶著李東穿過理科樓的連廊，來到了他在信科學院的獨立辦公室。
推門進去，高院士在辦公桌前坐下，示意李東也坐，隨口問道。
「怎麼？課上有什麼沒聽懂的地方嗎？」
李東搖了搖頭。
「都聽懂了，您講得深入淺出，把底層硬體和軟體算法的關係剖析得特別透徹。」
高院士聽完，忍不住笑了。
這學生挺有趣的啊。
大一新生能聽懂多少底層並發？
這小馬屁拍得不顯山不露水的，情商蠻高的嘛。
而坐在對面的李東，完全不知道自己說了大實話，反而被人當成了高情商。
「那你跟著我來辦公室，是想問什麼？」
高院士饒有興趣的看著他。
李東直接問道。
「高老師，我最近在研究關於計算黎曼Zeta函數非平凡零點的底層算法優化。」
「我想在這個多點求值（multipleevaluations）的基礎上，進一步優化它的內存分配，嘗試把計算規模推到萬億級甚至更高的極高階區間。」
「但在利用FFT對Zeta函數進行大規模網格展開時，底層內存的調用邏輯我總是處理不好。」
「當網格規模放大到千萬級、億級時，算力冗餘太大，經常引起嚴重的內存碎片化或者緩存未命中。」
李東將自己對《黎曼手稿》嵌套進程式語言的一些遇到的問題說了出來。
「所以怎麼才可以在不改變整體數學時間複雜度的情況下，重構C++底層的內存排布方式呢？然後最大限度地迎合CPU的緩存預取機制？」
高院士在聽到李東這番話後，放下保溫杯。
他特別喜歡這種會自己深度思考的學生。
他仔細想了想剛才李東說的內存分配邏輯，雖然他不能僅僅通過幾個問題就完全看透李東那套降維算法。
畢竟他也不是專攻數學的。
但他還是發現了這套框架在硬體調度上的一些弱點。
「你的思路和正常學生很不一樣，切入點很偏，但非常有意思。」
高院士拿起一支筆，在紙上畫了一個簡單的內存分塊圖。
「既然用了FFT做多點求值，你不能用常規的連續內存分配去想。」
「位反轉置換會徹底打斷CPU緩存的空間局部性。」
「你得手動做分塊處理，把龐大的網格矩陣切分成能完全塞進L2緩存的小塊，在小塊內部完成運算後再寫回主存。」
高院士耐心的給李東講解著內存對齊的精髓，句句都是乾貨。
李東聽著高院士的話，【代碼直覺】瞬間將這些概念具象化。
「我明白了！謝謝高老師！」
李東是真心的感謝，這就是有名師的好處，他們可能不像李東一樣有外掛，但是也沒見牛頓他們有外掛呀，可是依然不影響他們的牛逼。
問完核心的學術問題後，李東突然想起了一個很現實的問題。
他的聯想電腦到現在都還開不了機，也還沒去買新的。
所以他有些不好意思的問道。
「那個————高老師，咱們學校能申請用機房嗎？」
高院士正喝著茶，聽到這個問題，差點沒嗆到。
「我們學校的機房都是公用資源，」
高院士有些哭笑不得的解釋道。
「你直接拿著你的校園卡去刷卡就能進去用。」
「當然，如果你需要跑超大規模的算力，可以在校園網上用學號申請超算中心的節點。」
李東這才恍然大悟。
高院士看著眼前這個有些迷糊的少年，越發覺得有意思了。
「同學，你叫什麼名字？」高院士微笑著問道。
「我叫李東。」
「李東————」高院士點了點頭，把這個名字記在了心裡。