計算機體系結(jié)構(gòu)教學大綱

1、?計算機體系結(jié)構(gòu)?教學大綱英文名稱：ComputerArchitectureComputerArchitecture預修課程：計算機原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、編譯原理、高級語言總學時數(shù)：4545 學時,其中講授 3636 學時,課內(nèi)實驗 4 4 學時.學分：2.52.5教學對象：計算機科學與技術(shù)專業(yè)本科學員開課學期：第 6 6 學期一、課程的性質(zhì)、地位和任務該課程是計算機專業(yè)一門非常重要的專業(yè)根底課.課程系統(tǒng)介紹進行計算機系統(tǒng)設計所必須了解與掌握的專業(yè)知識,重點介紹計算機體系結(jié)構(gòu)的根本思想、根本概念、設計原理、設計方法與評價分析方法.本課程內(nèi)容廣、概念多、系統(tǒng)性強、實例多,涉及計算機體系結(jié)構(gòu)技

2、術(shù)領域前沿.本課程的任務是要使學生能夠系統(tǒng)全面正確理解和掌握計算機體系結(jié)構(gòu)技術(shù)的根本思想,并培養(yǎng)學生根據(jù)定量分析的方法初步設計和評價計算機系統(tǒng)的水平.二、教學內(nèi)容和要求一計算機體系結(jié)構(gòu)根底內(nèi)容和要求：了解計算機系統(tǒng)設計的根本任務；了解計算機技術(shù)開展的趨勢；了解計算機性能與本錢的影響因素,以及性能的評價方法,掌握計算機體系結(jié)構(gòu)根本概念和定量分析方法的根本原理.重點：計算機設計的根本任務,計算機體系結(jié)構(gòu)根本概念,定量分析方法根本原理二計算機指令集結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容和要求：從計算機系統(tǒng)指令集結(jié)構(gòu)設計出發(fā)了解典型指令集結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點及其開展,掌握計算機系統(tǒng)指令集結(jié)構(gòu)的設計方法以及各種設計方案的優(yōu)缺點；掌握一

3、種 RISCRISC 指令集結(jié)構(gòu)實例.重點：計算機系統(tǒng)指令集結(jié)構(gòu)設計,RISCRISC 指令集結(jié)構(gòu)實例三流水線技術(shù)內(nèi)容和要求：掌握流水線技術(shù)的根本原理及其性能評價方法；掌握 RISCRISC 指令集結(jié)構(gòu)流水線的根本設計方法,并能夠從數(shù)據(jù)相關(guān)與限制相關(guān)兩個方面分析流水線性能,掌握提升流水線性能的軟硬件方法.掌握向量處理機原理；了解根本的向量處理機結(jié)構(gòu)；掌握向量處理機性能改善和評價的根本方法.重點：流水線的根本原理與設計、分析評價方法、向量處理機原理四指令級并行內(nèi)容和要求：掌握指令級并行的根本概念、指令的動態(tài)調(diào)度技術(shù),理解限制相關(guān)的動態(tài)解決技術(shù),掌握多指令流出技術(shù)的根本原理.重點：記分牌算法、To

4、masuloTomasulo 算法、限制相關(guān)的動態(tài)解決技術(shù)五存儲層次內(nèi)容和要求：掌握存儲層次設計的目標和工作原理；掌握 CacheCache 設計的根本方法；理解改進 CacheCache 性能的主要方法；理解主存和虛擬存儲器的工作原理；掌握存儲層次的定量性能評價方法.重點：存儲層次設計的目標和工作原理、CacheCache 設計方法與定量性能評價方法六輸入輸出系統(tǒng)內(nèi)容和要求：了解外部設備的根本工作原理與種類；掌握冗余磁盤陣列RAIDRAID的結(jié)構(gòu)與工作原理；掌握輸入輸出系統(tǒng)設計的根本方法,總線與通道的根本概念,以及根本的性能評價方法.重點：外部設備的根本工作原理與輸入輸出系統(tǒng)設計的根本方法與

5、評價方法七多處理機系統(tǒng)內(nèi)容和要求：了解多處理機技術(shù)的開展及方向,了解典型的多處理機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和根本工作原理.了解計算機互連網(wǎng)絡的作用與類型,掌握典型的互聯(lián)網(wǎng)絡根本工作原理.重點：多處理機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和根本工作原理,典型互連網(wǎng)絡的工作原理八機群計算機內(nèi)容和要求：了解機群的根本概念與結(jié)構(gòu),機群的特點和分類,了解典型的機群系統(tǒng)結(jié)構(gòu).重點：機群的根本概念與結(jié)構(gòu)三、教學組織與實施一課時分配程學時數(shù)為 4545 學時,其中,講授 3636 學時,課內(nèi)實驗 4 4 學時4 4 個課內(nèi)實驗,選作實驗 2 2個,課堂研討與自主學習 3 3 課時,測試 2 2 課時.各局部內(nèi)容及學時分配如下：計算機體系結(jié)構(gòu)根底4 4

6、 學時計算機指令集結(jié)構(gòu)設計3 3 學時流水線技術(shù)6 6 學時指令級并行5 5 學時存儲層次8 8 學時輸入輸出系統(tǒng)4 4 學時多處理機系統(tǒng)5 5 學時機群計算機1 1 學時課堂研討3 3 課時課內(nèi)實驗 4 4 學時測試 2 2 學時二上機內(nèi)容與要求1 1 . .學時數(shù)：4 42 2 . .設備：586586 以上微機,連接內(nèi)部教學網(wǎng)3 3 . .內(nèi)容和要求：通過 WinDLXWinDLX 流水線、WinDLXWinDLX 綜合實驗、SSESSE 與 IPPIPP 實驗、CacheCache 實驗以及可選實驗一一基于天河陽光實驗云平臺的 CPUCPU 設計實現(xiàn)、面向特定領域的訪存優(yōu)化,讓學生深化

7、對所學重點知識的掌握,培養(yǎng)靈活運用所學知識解決實際問題的水平.四、對教學方法與教學手段的建議課程講授將大力采用案例教學法,將原理和設計理論與實例緊密結(jié)合,特別是結(jié)合我們的科研實踐,在傳授根底知識的同時,通過針對性的練習,大力培養(yǎng)學生的系統(tǒng)設計思想,以及綜合設計水平.該課程課堂講授擬采用 CAICAI 教學手段,課程試驗擬采用自行開發(fā)的虛擬實驗環(huán)境.同時,及時吸收國外計算機體系結(jié)構(gòu)課程最先進的教學方法、教學手段和教材,在適當?shù)臅r候,采用國外最先進的教材實施教學.五、考核方法筆試/學習報告.六、教材與參考書一教材1 1.?計算機體系結(jié)構(gòu)?,王志英等,清華大學出版社,二參考書1 1 .?計算機體系結(jié)構(gòu)： 量化研究方法 英文版？第版 ?, 美 亨尼西 Hennessy,J.L.Hennessy,J.L. 等,機械工業(yè)出版社,202,2022 2年.2 2 .ComputerOrganizationandDesign:TheHardware/SoftwareInterface,SecondEdition,DavidA.Pattersona.ComputerOrganizationandDesign:TheHardware/SoftwareInterface,SecondEdition