計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教程教與學(xué)（51學(xué)時(shí)教學(xué)大綱）

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教程教與學(xué)（51學(xué)時(shí)教學(xué)大綱）英文課程名稱：ComputerArchitecture課程編號：授課語言：中文

學(xué)

分：3課內(nèi)學(xué)時(shí)：51課程性質(zhì)：專業(yè)課先修課程：計(jì)算機(jī)組成原理考試/考查：考試是否全英/雙語課程：否1課程定位和基本要求1.課程定位本課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)和軟件工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課。其目的是提高學(xué)生從總體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)分析這一層次來研究和分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力，幫助學(xué)生建立整機(jī)的概念；使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念、原理、結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)和分析方法，并對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀有所了解。2.課程教學(xué)目標(biāo)課程教學(xué)目標(biāo)1：掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的基本概念和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，掌握定量分析的基本方法以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能評測技術(shù)。掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中并行性的發(fā)展。課程教學(xué)目標(biāo)2：理解指令集結(jié)構(gòu)的分類及指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的各種因素，掌握計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，掌握指令操作碼的優(yōu)化編碼。課程教學(xué)目標(biāo)3：掌握流水線的基本概念、分類以及性能分析，掌握基本MIPS流水線的實(shí)現(xiàn)，掌握流水線中的各種沖突及其解決方法。課程教學(xué)目標(biāo)4：掌握向量處理機(jī)的基本概念、結(jié)構(gòu)和性能評價(jià)方法。課程教學(xué)目標(biāo)5：掌握指令級并行的概念及其硬件開發(fā)方法，掌握Tomasulo算法以及動態(tài)分支預(yù)測技術(shù)。課程教學(xué)目標(biāo)6：掌握指令級并行開發(fā)的軟件方法，包括基本指令調(diào)度、循環(huán)展開、全局指令調(diào)度（蹤跡調(diào)度和超塊調(diào)度）、靜態(tài)多指令流出、顯式并行指令計(jì)算；掌握開發(fā)循環(huán)級并行的方法，如軟流水。課程教學(xué)目標(biāo)7：

掌握多級存儲層次，掌握Cache的組成及性能分析，掌握改進(jìn)Cache性能的方法；

課程教學(xué)目標(biāo)8：掌握磁盤冗余陣列RAID以及通道的工作原理和性能分析；課程教學(xué)目標(biāo)9：掌握互連函數(shù)、互連網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和性能指標(biāo)，掌握靜態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)互連網(wǎng)絡(luò)。

課程教學(xué)目標(biāo)10：掌握多處理機(jī)系統(tǒng)的兩種存儲結(jié)構(gòu)模型,掌握實(shí)現(xiàn)多Cache一致性的監(jiān)聽法和目錄法。

課程教學(xué)目標(biāo)11：掌握多核架構(gòu)及多核編程的基本思想。

課程教學(xué)目標(biāo)12：掌握機(jī)群系統(tǒng)的軟硬件組成以及其在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)；了解集群系統(tǒng)的若干實(shí)例,了解領(lǐng)域?qū)Ｓ皿w系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2課程“立德樹人”內(nèi)涵本課程強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)級的層次看問題，自頂向下進(jìn)行問題求解，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力，有助于我國計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。在超級計(jì)算機(jī)的教學(xué)內(nèi)容上，將采用我國自行研制、曾經(jīng)連續(xù)6期占位全世界最快超級計(jì)算機(jī)的“天河-2”作為案例，提升學(xué)生的愛國主義精神，為我國的計(jì)算機(jī)事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。3課程內(nèi)容、教學(xué)要求、學(xué)時(shí)分配和教學(xué)手段本課程的內(nèi)容共包含15個(gè)方面,分別是：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識，指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，流水線技術(shù)，向量處理機(jī)，指令級并行及其開發(fā)——硬件方法，指令級并行的開發(fā)——軟件方法，存儲系統(tǒng)，輸入輸出系統(tǒng)，互連網(wǎng)絡(luò)，多處理機(jī)，多核架構(gòu)與編程，機(jī)群系統(tǒng)，領(lǐng)域?qū)Ｓ皿w系結(jié)構(gòu)，陣列處理機(jī)，數(shù)據(jù)流?？倢W(xué)時(shí)數(shù)為51學(xué)時(shí)。采用以理論教學(xué)為主、輔之以上機(jī)練習(xí)的模式。采用抽象提煉與動畫解析教學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)手段。4考核、成績評定方式及重修要求課程采用以期終閉卷筆試為主的方式進(jìn)行考核，具體評分標(biāo)準(zhǔn)為：期終考試60%+作業(yè)15%+上機(jī)15%+考勤10%。重新修讀可采用免修不免考的方式進(jìn)行。5教材與主要參考書6實(shí)驗(yàn)云平臺在阿里