09版计算机体系结构教学大纲于倩.docVIP

《计算机体系结构》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程名称：计算机体系结构 / Computer Architecture 2、课程性质：专业选修课 3、总学时/学分：32/2 4、授课对象：软件工程专业、网络工程专业、信息安全专业 5、使用教材：[美] William Stallings.计算机组织与结构—性能设计（第六版）北京:清华大学出版社，2005年1月 二、课程简介 本门课程属于计算机偏硬技术课程，针对计算机专业高年级学生开设。主要讲授内容为：计算机系统结构、系统总线结构、Cache、内部存储器、外部存储器、输入/输出结构、操作系统支持、CPU结构和功能、指令集、寻址方式和指令格式、精简指令集计算机、超标量处理器等。 三、教学目的与基本要求 通过本门课程的学习，学生必须掌握计算机体系结构的基本概念和基本定律，包括计算机总线、Cache、内存、外存、I/O、操作系统支持、CPU结构和功能、指令集、精简指令集计算机、超标量处理器等。 四、教学进度表 章次 题目 教学时数 第一章 导论 2学时 第二章 计算机的演变和性能 2学时 第三章 计算机功能和互连的顶层视图 2学时 第四章 Cache 2学时 第五章 内存 2学时 第六章 外存 2学时 第七章 I/O 4学时 第八章 操作系统支持 4学时 第九章 指令集 4学时 第十章 CPU结构和功能 4学时 第十一章 精简指令集（RISC）计算机 2学时 第十二章 指令并行性和超标量处理器 2学时 总计 48学时 五、考核方式和成绩评定办法 1、考核方式：闭卷考试+开卷考试 2、成绩评定办法：平时、期中、期末成绩分别为10%、20%、70%（平时成绩由考勤、课堂表现构成、期中考试采用闭卷考试、期末考试采用开卷考试） 六、内容提要 第一章 导论（教学时数2） 教学目的：了解计算机组织与结构的基本概念 教学重点：计算机组织与结构 教学难点：组织与体系结构的区别 主要教学方法： 多媒体教学+课堂讨论 第一节 计算机体系结构 第二节 计算机的组织、结构和功能 本章基本概念： 计算机组织、体系结构 本章思考题： 见教材 第二章 计算机的演变和性能（教学时数2） 教学目的：了解计算机的发展简史以及几种主流计算机的发展历史 教学重点：计算机的发展简史 教学难点：计算机结构的发展 主要教学方法： 多媒体教学+课堂讨论 第一节 计算机简史 一、计算机的发展简史 二、冯诺依曼机 三、摩尔定律 第二节 计算机的性能设计 一、微处理器的速度和性能平衡 二、Pentium和Power PC的必威体育精装版进展 本章基本概念：冯诺依曼机、摩尔定律 本章思考题：见教材 第三章 计算机功能和互连的顶层视图（教学时数4） 教学目的：了解各主要部件的基本功能以及它们之间的互联结构和信号交换类型 教学重点：计算机的指令周期和总线互联方式 教学难点：总线结构 主要教学方法： 多媒体教学+课堂讨论 第一节 计算机功能的顶层视图 一、冯诺依曼结构各个部件的功能 二、取指周期和执行周期、中断和指令周期、多重中断、I/O功能 第二节 计算机互连结构的顶层视图 一、计算机的互连方式 二、总线互连 三、PCI总线 本章基本概念：指令周期、总线互联、PCI总线 本章思考题：见教材 第四章 Cache（教学时数2） 教学目的：了解和掌握计算机存储体系结构、cache设计要素（映射算法、替换算法、写策略等）、Pentium和Power PC的Cache组织 教学重点：计算机存储体系统，Cache的设计要素 教学难点：Cache的映射算法 主要教学方法： 多媒体教学+课后作业 第一节 计算机存储系统 一、存储系统的分层结构 二、各层存储器的访问方式 第二节 Cache 一、Cache存储器原理 二、cache的映射算法、替换算法、容量、写策略、行的大小、数目 本章基本概念：存储系统、局部性原理、cache、映射算法、写策略 本章思考题：见教材 第五章 内存（教学时数4） 教学目的：了解和掌握内存的结构和纠错算法、高级内存形式 教学重点：内存的纠错算法 教学难点：Hamming纠错码 主要教学方法： 多媒体教学+课后作业 第一节 半导体主存储器 半导体存储器的分类、组织、芯片逻辑与封装、模块组织 第二节 纠错 一、Hamming单纠错码 二、Hamming双检错码 第三节 高级DRAM结构 DRAM的必威体育精装版技术发展 本章基本概念：纠错、Hamming码 本章思考题：见教材 第六章 外存（教学时数2） 教学目的：了解和掌握外存的种类、排列组织、检错方式 教学重点：硬盘 教学难点：硬盘的读取时间计算 主要教学方法： 多媒体教学