(19)--420368《计算机系统结构》课程大纲（精准）.doc

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1、计算机系统结构课程教学大纲英文课程名称： Computer Architecture 课程编号：420368授课语言：中文 学 分：2课内学时：34 课程性质：专业基础课先修课程：计算机组成原理 考试/考查：考试是否全英/双语课程：否大纲执笔人：张晨曦 大纲审核人： 一、 课程定位和基本要求1. 课程定位本课程是软件工程专业的一门重要专业基础课。在大二下学期开设。其目的是提高学生从总体结构、系统分析这一层次来研究和分析计算机系统的能力，帮助学生建立整机的概念;使学生掌握计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构、基本设计和分析方法，并对计算机系统结构的发展历史和现状有所了解。2. 课程教学目

2、标课程教学目标1：掌握计算机系统结构相关的基本概念，掌握定量分析的基本方法；课程教学目标2：理解指令集结构的分类及指令集结构设计中应考虑的各种因素；课程教学目标3：了解和掌握华为鲲鹏微处理器；课程教学目标4：掌握流水线的基本概念、分类以及性能分析，掌握基本MIPS流水线的实现，掌握流水线中的各种冲突及其解决方法；课程教学目标5：掌握指令级并行的概念及其开发方法；课程教学目标6： 掌握多级存储层次，掌握Cache的基本组成及工作原理，掌握改进Cache性能的方法；课程教学目标7：掌握廉价磁盘冗余阵列RAID以及通道的工作原理；课程教学目标8：掌握多处理机系统的两种存储结构模型, 掌握实现多Cac

3、he一致性的监听法和目录法;课程教学目标9：掌握有关机群系统的基本概念。3. 课程所支撑的毕业要求指标点序号毕业要求指标点毕业要求指标点内容12-1能运用相关科学原理，识别和判断复杂软件工程问题的关键环节。25-1了解软件工程专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性。310-2了解专业领域国际发展趋势、研究热点，理解和尊重世界不同文化的差异性和多样性。412-1能在社会发展的大背景下，认识到自主和终身学习的必要性。512-2具有自主学习的能力，包括对技术问题的理解能力，归纳总结的能力和提出问题的能力等。4.课程教学目标与毕业要求对应关系 教学目标毕业

4、要求课程教学目标1课程教学目标2课程教学目标3课程教学目标4课程教学目标5课程教学目标6课程教学目标7课程教学目标8课程教学目标92-15-110-212-112-2二、课程“立德树人”内涵本课程强调从系统级的层次看问题，自顶向下进行问题求解，强调培养学生的创新意识和能力，有助于我国计算机系统设计的创新驱动发展。在超级计算机的教学内容上，将采用我国自行研制、曾经连续几年占位全世界最快计算机的“天河-2”作为案例，提高学生的爱国主义精神，为我国的计算机事业做出应有的贡献。三、课程内容、教学要求、学时分配和教学手段本课程的内容共包含9方面,分别是：计算机系统结构的基本概念，计算机指令集结构，华为鲲

5、鹏微处理器，流水线技术，指令级并行，存储层次，输入输出系统，多处理机，机群计算机。总学时为34学时。采用以理论教学为主、辅之以上机练习的模式。采用抽象提炼与动画解析教学法相结合的教学手段。教学时段主要知识点及教学要求（了解/熟悉/掌握）上机内容（课内）学时（课内）教学手段对课程要求的支撑作用（与课程基本要求的条目相对应）计算机系统结构的基本概念掌握计算机系统结构的概念；掌握定量分析技术；熟悉计算机系统结构的发展；熟悉计算机系统结构中并行性的发展。4学时理论教学课程目标1计算机指令集结构掌握指令集结构的分类；掌握指令集结构的功能设计；熟悉MIPS指令集中的常用指令。2学时理论教学课程目标2华为鲲

6、鹏微处理器掌握鲲鹏920系列芯片功能；了解鲲鹏920系列芯片概览；掌握鲲鹏920系列芯片架构；了解鲲鹏920系列芯片特性。3学时理论教学课程目标3流水线技术掌握流水线的基本概念；掌握流水线的性能指标分析；掌握流水线的相关与冲突及冲突解决方法；熟悉基本MIPS流水线的实现。相关与冲突(2)5学时理论教学上机模拟课程目标4指令级并行掌握指令级并行的概念；掌握指令的动态调度；熟悉动态分支预测技术；了解多指令流出技术；掌握循环展开和指令调度。Tomasulo算法与ROB算法(2)5学时理论教学上机模拟课程目标5存储层次掌握存储器的层次结构；掌握Cache基本知识；掌握降低Cache不命中率的方法；掌握

7、减少Cache不命中开销的方法；掌握减少命中时间的方法；了解并行主存系统。6学时理论教学课程目标6输入输出系统掌握廉价磁盘冗余阵列RAID；熟悉通道处理机的工作过程及分类。3学时理论教学课程目标7多处理机掌握对称式共享存储器系统结构；掌握分布式共享存储器系统结构；掌握多Cache一致性及其实现方法；了解同步。7.5同时多线程多Cache一致性(2)5学时理论教学上机模拟课程目标8机群计算机掌握机群的基本概念和结构；了解天河-2超级计算机。1学时理论教学课程目标9四、考核、成绩评定方式及重修要求课程采用以期终闭卷笔试为主的方式进行考核，具体评分标准为：期终考试60% +作业15% +上机15%

8、+考勤10% 。重新修读可采用免修不免考的方式进行。考核形式（考勤/过程考核/考试等）考核方式(期末考试/期中考试/平时成绩等)考核内容所考核的课程要求指标点比重（%）考勤平时成绩随机点名以及提问全勤到位10%过程考核1平时作业作业完成情况作业完成数量与质量15%过程考核2平时上机上机完成情况上机模拟实验的个数与质量15%考试期末考试闭卷考试覆盖所有知识点60%五、教材与主要参考书教材名称作者出版社版次ISBN教材性质计算机系统结构张晨曦等高等教育出版社第2版9787040403886高等教育“十一五”国家级规划教材计算机原理与系统结构模拟实验张晨曦等高等教育出版社第1版9787040429961计算机体系结构：量化研究方法John L. Hennessy，David A. Patterson 著，贾洪峰 译人民邮电出版社第5版9787115297655