计算机体系结构教学大纲

1、?计算机体系结构?教学大纲英文名称：ComputerArchitectureComputerArchitecture预修课程：计算机原理、数据结构、操作系统、编译原理、高级语言总学时数：4545 学时,其中讲授 3636 学时,课内实验 4 4 学时.学分：2.52.5教学对象：计算机科学与技术专业本科学员开课学期：第 6 6 学期一、课程的性质、地位和任务该课程是计算机专业一门非常重要的专业根底课.课程系统介绍进行计算机系统设计所必须了解与掌握的专业知识,重点介绍计算机体系结构的根本思想、根本概念、设计原理、设计方法与评价分析方法.本课程内容广、概念多、系统性强、实例多,涉及计算机体系结构技

2、术领域前沿.本课程的任务是要使学生能够系统全面正确理解和掌握计算机体系结构技术的根本思想,并培养学生根据定量分析的方法初步设计和评价计算机系统的水平.二、教学内容和要求一计算机体系结构根底内容和要求：了解计算机系统设计的根本任务；了解计算机技术开展的趋势；了解计算机性能与本钱的影响因素,以及性能的评价方法,掌握计算机体系结构根本概念和定量分析方法的根本原理.重点：计算机设计的根本任务,计算机体系结构根本概念,定量分析方法根本原理二计算机指令集结构设计内容和要求：从计算机系统指令集结构设计出发了解典型指令集结构的技术特点及其开展,掌握计算机系统指令集结构的设计方法以及各种设计方案的优缺点；掌握一

3、种 RISCRISC 指令集结构实例.重点：计算机系统指令集结构设计,RISCRISC 指令集结构实例三流水线技术内容和要求：掌握流水线技术的根本原理及其性能评价方法；掌握 RISCRISC 指令集结构流水线的根本设计方法,并能够从数据相关与限制相关两个方面分析流水线性能,掌握提升流水线性能的软硬件方法.掌握向量处理机原理；了解根本的向量处理机结构；掌握向量处理机性能改善和评价的根本方法.重点：流水线的根本原理与设计、分析评价方法、向量处理机原理四指令级并行内容和要求：掌握指令级并行的根本概念、指令的动态调度技术,理解限制相关的动态解决技术,掌握多指令流出技术的根本原理.重点：记分牌算法、To

4、masuloTomasulo 算法、限制相关的动态解决技术五存储层次内容和要求：掌握存储层次设计的目标和工作原理；掌握 CacheCache 设计的根本方法；理解改进 CacheCache 性能的主要方法；理解主存和虚拟存储器的工作原理；掌握存储层次的定量性能评价方法.重点：存储层次设计的目标和工作原理、CacheCache 设计方法与定量性能评价方法六输入输出系统内容和要求：了解外部设备的根本工作原理与种类；掌握冗余磁盘阵列RAIDRAID的结构与工作原理；掌握输入输出系统设计的根本方法,总线与通道的根本概念,以及根本的性能评价方法.重点：外部设备的根本工作原理与输入输出系统设计的根本方法与

5、评价方法七多处理机系统内容和要求：了解多处理机技术的开展及方向,了解典型的多处理机系统结构和根本工作原理.了解计算机互连网络的作用与类型,掌握典型的互联网络根本工作原理.重点：多处理机系统的结构和根本工作原理,典型互连网络的工作原理八机群计算机内容和要求：了解机群的根本概念与结构,机群的特点和分类,了解典型的机群系统结构.重点：机群的根本概念与结构三、教学组织与实施一课时分配程学时数为 4545 学时,其中,讲授 3636 学时,课内实验 4 4 学时4 4 个课内实验,选作实验 2 2个,课堂研讨与自主学习 3 3 课时,测试 2 2 课时.各局部内容及学时分配如下：计算机体系结构根底4 4

6、 学时计算机指令集结构设计3 3 学时流水线技术6 6 学时指令级并行5 5 学时存储层次8 8 学时输入输出系统4 4 学时多处理机系统5 5 学时机群计算机1 1 学时课堂研讨3 3 课时课内实验 4 4 学时测试 2 2 学时二上机内容与要求1 1 . .学时数：4 42 2 . .设备：586586 以上微机,连接内部教学网3 3 . .内容和要求：通过 WinDLXWinDLX 流水线、WinDLXWinDLX 综合实验、SSESSE 与 IPPIPP 实验、CacheCache 实验以及可选实验一一基于天河阳光实验云平台的 CPUCPU 设计实现、面向特定领域的访存优化,让学生深化

7、对所学重点知识的掌握,培养灵活运用所学知识解决实际问题的水平.四、对教学方法与教学手段的建议课程讲授将大力采用案例教学法,将原理和设计理论与实例紧密结合,特别是结合我们的科研实践,在传授根底知识的同时,通过针对性的练习,大力培养学生的系统设计思想,以及综合设计水平.该课程课堂讲授拟采用 CAICAI 教学手段,课程试验拟采用自行开发的虚拟实验环境.同时,及时吸收国外计算机体系结构课程最先进的教学方法、教学手段和教材,在适当的时候,采用国外最先进的教材实施教学.五、考核方法笔试/学习报告.六、教材与参考书一教材1 1.?计算机体系结构?,王志英等,清华大学出版社,二参考书1 1 .?计算机体系结构： 量化研究方法 英文版？第版 ?, 美 亨尼西 Hennessy,J.L.Hennessy,J.L. 等,机械工业出版社,202,2022 2年.2 2 .ComputerOrganizationandDesign:TheHardware/SoftwareInterface,SecondEdition,DavidA.Pattersona.ComputerOrganizationandDesign:TheHardware/SoftwareInterface,SecondEdition