計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 教學(xué)大綱

PAGEPAGE3“計算機組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”教學(xué)大綱教學(xué)目的本課程的教學(xué)目的在于幫助學(xué)生建立現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的完整概念，學(xué)習(xí)計算機組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念、工作原理和設(shè)計方法，掌握單處理機系統(tǒng)的硬件組成、工作原理與新技術(shù)運用，了解當(dāng)前計算機系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用成果。教學(xué)任務(wù)本課程以介紹計算機的組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本概念、工作原理、設(shè)計方法為主要內(nèi)容，重點介紹計算機單處理機系統(tǒng)的硬件組成與工作原理，同時介紹當(dāng)前計算機系統(tǒng)的新技術(shù)與發(fā)展趨勢。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠：掌握計算機系統(tǒng)的基本概念，包括計算機的基本構(gòu)成、內(nèi)部數(shù)據(jù)表示方法。掌握運算器、存儲系統(tǒng)、CPU、指令系統(tǒng)、總線系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)等計算機各部件的構(gòu)成、功能、工作原理及相關(guān)算法。了解并行計算機體系結(jié)構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)第1章計算機系統(tǒng)概論1.1計算機的分類、發(fā)展與應(yīng)用1.2計算機的基本組成1.3計算機系統(tǒng)的概念第2章運算方法和運算器2.1數(shù)據(jù)表示基礎(chǔ)2.2數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2.3非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示2.4定點運算和定點運算器2.5浮點運算和浮點運算器第3章存儲系統(tǒng)3.1存儲器概述3.2主存儲器3.3高速存儲器3.4高速緩沖存儲器（CACHE）3.5虛擬存儲器第4章指令系統(tǒng)4.1指令系統(tǒng)概述4.2指令格式4.3指令分類4.4尋址方式第5章中央處理器（CPU）5.1CPU的功能和組成5.2CPU的工作過程5.3操作控制器5.4流水線技術(shù)5.5CPU新技術(shù)（上）5.6CPU新技術(shù)（下）第6章總線系統(tǒng)6.1總線系統(tǒng)概述6.2總線的控制與通信6.3總線系統(tǒng)實例第7章輸入輸出（I/O）系統(tǒng)7.1輸入輸出控制方式7.2程序中斷方式7.3DMA方式7.4通道方式7.5通用I/O接口第8章并行計算機系統(tǒng)8.1并行性的概念8.2并行計算機系統(tǒng)模塊或單元教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)以每一章為一個課程模塊，以每一節(jié)為一個教學(xué)單元，確定教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)如下：模塊1計算機系統(tǒng)概論學(xué)習(xí)計算機的分類、發(fā)展歷史、應(yīng)用領(lǐng)域，以及計算機的軟硬件組成，重點掌握計算機系統(tǒng)的幾個主要概念。模塊2運算方法和運算器學(xué)習(xí)計算機中數(shù)值數(shù)據(jù)、非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示，定點、浮點運算方法和定點、浮點運算器，重點掌握數(shù)值數(shù)據(jù)的表示、浮點運算方法。模塊3存儲系統(tǒng)學(xué)習(xí)計算機存儲系統(tǒng)的概念、存儲器芯片、主存儲器、高速存儲器、高速緩存Cache、虛擬存儲器，重點掌握高速存儲器、高速緩沖存儲器（CACHE）和虛擬存儲器的基本原理和算法。模塊4指令系統(tǒng)學(xué)習(xí)計算機指令的格式、分類和尋址方式，重點掌握指令、操作數(shù)、堆棧尋址的基本方法。模塊5中央處理器（CPU）學(xué)習(xí)CPU的功能、組成、工作過程、兩類主要的操作控制器，了解幾項典型的CPU新技術(shù)，重點掌握CPU的功能、組成、工作過程和流水線技術(shù)。模塊6總線系統(tǒng)學(xué)習(xí)計算機總線系統(tǒng)的基本概念、控制與通信方式，了解幾個典型的總線系統(tǒng)實例，重點掌握總線的控制與通信的基本功能和方法。模塊7輸入輸出（I/O）系統(tǒng)學(xué)習(xí)計算機的輸入輸出控制方式，重點掌握程序中斷、DMA、通道這三種常用方式，了解幾個典型的通用I/O接口。模塊8并行計算機系統(tǒng)重點掌握計算機系統(tǒng)中的并行性概念，了解向量處理機、陣列處理機、多處理機系統(tǒng)、機群系統(tǒng)、網(wǎng)格計算和云計算。教學(xué)活動網(wǎng)上作業(yè)（按教學(xué)日歷設(shè)置）網(wǎng)上練習(xí)自測（按課程模塊設(shè)置）在線答疑（按教學(xué)日歷設(shè)置）論壇互動（按課程模塊設(shè)置）郵件溝通（不定時）教學(xué)方法上的基本要求采用基于互聯(lián)網(wǎng)的混合型教學(xué)方法，除期末考試外的所有教學(xué)活動均在網(wǎng)上學(xué)習(xí)平臺進行。教師的網(wǎng)上教學(xué)活動：發(fā)布教學(xué)錄像、共享教學(xué)資源、布置批改作業(yè)、網(wǎng)上練習(xí)自測、在線實時答疑、論壇互動討論、郵件溝通交流；學(xué)生的網(wǎng)上學(xué)習(xí)活動：觀看教學(xué)錄像、下載教學(xué)資源