计算机系统结构教学大纲.doc

计算机系统结构课程教学大纲课程名称：计算机系统结构 适用专业：计算机及应用 学分： 3学时：64理论学时：64 实践学时： 主撰人：王若成 审定人：课程简介：本课程是计算机专业的核心课程之一，主要介绍计算机的系统结构和功能特性。主要内容包括数据表示和指令系统、总线、中断与输入输出系统、存储体系、重叠、流水和向量处理机、阵列处理机、多处理机和其它计算机结构等。通过本课程学习，使学生掌握计算机系统设计思想和设计方法。一、教学目的和要求目的：本课程学习的目的是要掌握计算机系统结构中的基本概念、基本原理、基本结构、以及基本的分析方法。重要的目的不仅是为了掌握基本概念、原理、结构和知识，而更重要的是要掌握计算机系统结构中的原理和分析、设计方法，把掌握的分析方法应用到本专业的后继课程及实际工作中去。要求：要掌握计算机系统结构中的基本概念、基本原理、基本结构、以及基本的分析方法；对一些较复杂的和很复杂的系统结构、原理、和分析方法要求了解。根据教学学时和结合学生的特点，教学要求和内容基于教材进行适当的调整。以讲课所要求的内容为主，基本上涵盖教材中的基本内容，主要强调基本概念、基本原理、基本结构及分析和处理方法。二、本课程与其他课程的相互关系学习本课程应具备的基础：应具有“数字逻辑”、“计算机组成”、“汇编语言”、“高级语言程序设计”、“微型计算机原理”、等课程的基本基础，最好在有“数据结构”、“操作系统”，“编译原理”等基本内容的基础上学习，便于能更好地对课程内容较深入地理解。若不完全具备相应的基础，也可以学习，只是开始理解的相对较慢，只要努力就行，就可以理解。“计算机系统结构”、“计算机组成原理”、及“计算机的组成的物理实现”等之间紧密相关，计算机系统结构、组成、实现三者互不相同，但又相互影响。因此，学习时要把它们综合起来进行分析和理解，对于掌握系统结构的基本概念、基本原理、基本结构及分析和处理方法非常重要。三、教学内容的学时分配章 次教学内容学时分配讨论理论教学合计第一章计算机系统结构概论44第二章数据表示、寻址方式与指令系统1010第三章总线、中断与I/O系统88第四章第四章存储体系1212第五章重叠、流水和向量处理机88第六章阵列处理机88第七章多处理机66第八章其它计算机结构44四、教学内容第一章 计算机系统结构概论1.1 计算机系统的多层次结构 1.2 计算机系统结构、组成、实现1.3 计算机系统的软硬取舍、性能评测及定量设计原理1.4 软件、应用、器件对系统结构的影响1.5 系统结构中并行性发展和计算机系统分类第二章 数据表示、寻址方式与指令系统 2.1 数据表示2.2 寻址方式2.3 指令格式的设计和优化2.4 按CISC的方向发展和改进指令系统2.5按 RISC的方向发展和改进指令系统第三章 存储、中断、总线与IO系统3.1 输入输出系统的基本概念3.2 总线设计3.3 中断系统3.3.1 中断的分类和分级3.3.2 中断系统软、硬件功能的分配3.4 通道处理机3.4.1 通道处理机的工作原理3.4.2 通道流量的分析第四章存储体系4.1 存储体系与并行主存系统4.1.1 发展存储体系的必要性4.1.2 并行主存系统频宽分析4.1.3 存储体系形成、分支及性能参数4.2 虚拟存储器4.2.1 虚拟存储器的管理方式4.2.2 页式虚拟存储器的构成4.2.3 页式虚拟存储器实现中的问题4.3 高速缓冲（Cache）存储器4.3.1基本结构4.3.2 地址映像与变换4.3.3 替换算法实现4.3.4 Cache存储器透明性及性能分析第五章 重叠、流水和向量处理机5.1 重叠方式5.1.1 重叠的基本思想和一次重叠5.1.2 相关处理5.2 流水方式5.2.1 流水基本概念5.2.2 流水处理机的主要性能5.2.3 流水机器的相关处理和控制机构5.3 向量流水处理与向量流水处理机5.3.1 向量的流水处理5.3.2 向量流水处理机5.4 指令级高度并行的超级处理机第6章 阵列处理机6.1 阵列处理机原理6.2 阵列处理机的并行算法6.3 SIMD计算机互连网络6.4 并行存储器的无冲突访问第7章 多处理机7.1 多处理机的特点及主要技术问题7.2 多处理机的硬件结构7.3 程序的并行性7.4 多处理机的性能7.5 多处理机的操作系统第8章 其它计算机结构8.1 脉动阵列机8.2 大规模并行处理机8.3 数据流机8.4 归约机8.5 智能机五、实践环节（上机、实验）内容及学时分配无六、课程考核闭卷考试七、教材及主要参考书推荐教材：计算机系统结构，李