计算机系统结构》电子教案课.doc

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1、计算机系统结构电子教案课第一章：计算机系统结构概述1.1 计算机系统结构的定义解释计算机系统结构的概念和重要性。强调计算机系统结构对于计算机性能的影响。1.2 计算机系统结构的分类介绍冯诺依曼结构、哈佛结构和其他计算机系统结构的特点和区别。分析各种结构在现代计算机系统中的应用。1.3 计算机系统结构的性能指标介绍计算机系统结构性能的评估方法。讨论不同结构对计算机性能的影响。第二章：中央处理器（CPU）2.1 CPU的基本组成解释CPU的主要组成部分，如控制单元、算术逻辑单元（ALU）、寄存器等。强调CPU在计算机系统中的核心作用。2.2 指令集和指令格式介绍指令集的概念和分类。解释不同指令格式

2、的特点和应用。2.3 CPU的执行过程详细解释CPU的取指、解码、执行和写回阶段。强调指令流水线技术在提高CPU性能方面的作用。第三章：存储系统3.1 存储系统的层次结构介绍存储系统的层次结构，包括缓存、主存储器、辅助存储器等。强调存储系统对计算机性能的影响。3.2 缓存和缓存映射解释缓存的概念和作用。介绍不同类型的缓存映射策略，如直接映射、全相连映射等。3.3 主存储器组织和技术介绍主存储器的组织结构，如单体存储器、多体存储器等。讨论主存储器的技术指标，如容量、速度等。第四章：输入/输出系统4.1 I/O系统的概述解释I/O系统的作用和重要性。强调I/O系统对于计算机性能的影响。4.2 I/

3、O接口和数据传输方式介绍不同类型的I/O接口，如并行接口、串行接口等。讨论不同数据传输方式的特点和应用。4.3 中断和DMA机制解释中断机制的概念和作用。介绍直接内存访问（DMA）机制的工作原理和应用。第五章：计算机网络基础5.1 计算机网络的概述解释计算机网络的概念和作用。强调计算机网络对于计算机系统结构的影响。5.2 网络协议和网络模型介绍计算机网络中的常见协议，如TCP/IP协议族等。解释不同网络模型的特点和应用。5.3 网络层和传输层的基本概念介绍网络层和传输层的功能和作用。讨论路由算法和传输控制协议（TCP）的工作原理。第六章：总线与接口技术6.1 总线的概念与分类解释总线在计算机系

4、统中的作用。介绍总线的分类，如数据总线、地址总线、控制总线等。6.2 总线协议与传输方式讨论总线协议的定义和作用。介绍不同总线传输方式的特点和应用。6.3 接口技术解释接口技术在计算机系统中的重要性。介绍常用接口技术，如USB、PCIe等。第七章：辅助存储器与外设7.1 辅助存储器概述解释辅助存储器的作用和分类。强调辅助存储器对于计算机系统性能的影响。7.2 硬盘驱动器与固态硬盘介绍硬盘驱动器（HDD）和固态硬盘（SSD）的原理和特点。讨论它们在计算机系统中的应用和优缺点。7.3 外设与I/O控制解释外设的概念和分类。介绍I/O控制器的功能和作用。第八章：并行处理技术8.1 并行处理概述解释并

5、行处理的概念和重要性。强调并行处理对于计算机系统性能的提升。8.2 向量处理与SIMD技术介绍向量处理和SIMD技术的原理和应用。讨论它们在图像处理、数值计算等方面的优势。8.3 多处理器系统解释多处理器系统的概念和分类。介绍多处理器系统的设计和实现。第九章：计算机系统性能评估9.1 计算机系统性能指标解释计算机系统性能评估的重要性。介绍常用的性能指标，如CPU利用率、吞吐率、响应时间等。9.2 性能评估方法与工具讨论性能评估的方法和步骤。介绍性能评估工具的使用和选择。9.3 性能优化策略解释性能优化的概念和目标。介绍常用的性能优化策略和技巧。第十章：计算机系统结构的发展趋势10.1 新型计算

6、机体系结构介绍新型计算机体系结构的概念和特点。强调新型计算机体系结构对于计算机系统性能的提升。10.2 量子计算机与光子计算机解释量子计算机和光子计算机的原理和特点。讨论它们在计算机系统中的应用和前景。10.3 未来计算机系统结构展望展望未来计算机系统结构的发展趋势。强调计算机系统结构研究的意义和挑战。重点和难点解析一、计算机系统结构的定义：理解计算机系统结构的概念和重要性，以及它对计算机性能的影响。二、计算机系统结构的分类：掌握不同类型的计算机系统结构，如冯诺依曼结构、哈佛结构等，以及它们在现代计算机系统中的应用。三、计算机系统结构的性能指标：了解计算机系统结构性能的评估方法，以及不同结构对

7、计算机性能的影响。四、中央处理器（CPU）：理解CPU的基本组成、指令集和指令格式，以及CPU的执行过程和指令流水线技术。六、总线与接口技术：掌握总线的概念与分类、总线协议与传输方式，以及常用接口技术如USB、PCIe等。七、辅助存储器与外设：了解辅助存储器的作用和分类，以及硬盘驱动器、固态硬盘和外设的概念与作用。八、并行处理技术：理解并行处理的概念和重要性，掌握向量处理与SIMD技术的原理和应用，以及多处理器系统的设计和实现。九、计算机系统性能评估：掌握计算机系统性能指标、性能评估方法与工具，以及性能优化策略。十、计算机系统结构的发展趋势：了解新型计算机体系结构、量子计算机与光子计算机的原理和特点，以及未来计算机系统结构的发展趋势。计算机系统结构电子教案课涵盖了计算机系统结构的基本概念、性能指标、中央处理器、存储系统、输入/输出系统、总线与接口技术、辅助存储器与外设、并行处理技术、计算机系统性能评估以及计算机系统结构的发展趋势等方面的内容。通过学习这些重点环节，学生可以全面了解计算机系统结构的各个方面，掌握计算机系统的基本原理和关键技术，为深入研究计算机科学和应用打下坚实的基础。