《计算机系统结构》教学大纲doc .docVIP

教 学 大 纲 课程名称 计算机系统结构 课程负责人 任国林 学 时 48 学 分 3 开课院系 计算机科学与工程系 制订日期 1999年 东 南 大 学 课 程 基 本 情 况 课程名称 计算机系统结构 课程编号 09406 先修要求 计算机组成原理、接口与通信、操作系统、编译原理 授课对象 计算机专业本科 讲课学时 48学时 实验学时 8学时（课程设计） 上机学时 教材名称 及主编姓名 计算机系统结构（张晨曦主编） 教学参考书 计算机系统结构（陆鑫达等编） 计算机系统结构（郑纬民等编） 课程的地位、作用及任务 随着计算机硬件、软件技术的不断发展，怎样合理地分配计算机软、硬件功能，最大限度地开发计算机的并行性，达到最佳性能/价格，是计算机系统设计人员最关心的课题。对计算机专业本科生而言，不仅要掌握计算机的软、硬件系统组成及工作原理，具有开发与应用技能；而且必须进一步掌握计算机系统设计的基本原理和方法。《计算机系统结构》正是这样一门面向计算机系统分析与设计的课程。 《计算机系统结构》是计算机专业本科生的一门系统分析与设计综合课程。目的之一是从计算机系统的层次结构观点出发，掌握如何分析和设计计算机系统，并对计算机系统软、硬件功能进行合理分配，以及如何最佳地实现分配给硬件的功能，达到最佳性能/价格；目的之二是从并行处理角度出发，研究流水技术和并行处理技术在计算机系统中的应用和实现方法，以实现计算机系统性能/价格的优化。 本课程的任务是立足于系统设计者角度，分析和评价影响系统性能/价格的因素；研究计算机系统结构的分析和设计方法；掌握并行处理技术在现代计算机系统中的应用和实现方法。 通过本课程的学习，要求学生能够掌握计算机系统结构的分析和设计方法，同时掌握必威体育精装版的计算机流水技术和并行处理技术。 教学内容和基本要求 本课程主要教学内容有七章，分为计算机系统结构设计、并行处理技术两大部分。 第一章 系统结构设计基础 1. 计算机系统结构基本概念 理解计算机系统结构定义、含义与组成，掌握研究计算机系统结构的重要性，掌握系统结构的分类、评价方法。 2. 计算机系统设计准则 理解与掌握计算机系统设计中常用的几个设计准则。 3. 计算机系统结构分类 理解与掌握几种计算机系统结构的分类方法及特点。 4. 计算机性能评价 理解与掌握计算机性能指标、评价方法。 5. 计算机系统结构的发展 研究影响计算机系统结构发展的三大因素，以及计算机系统结构从冯·诺依曼机到现代微机结构的发展过程和并行性开发的发展。 第二章 指令系统 1. 数据表示 掌握数据表示含义、设计方法，以及新数据表示引入原则。 2. 指令系统总体设计 掌握指令系统设计基本思想、设计原则、衡量指标，深刻领会指令系统的设计步骤和思想，掌握几种类型的指令系统集特点。 3. 指令集功能设计 掌握CISC和RISC风格的指令功能集的设计思想、设计原则及优化方法。 4. 寻址方式设计 研究操作访问的编址和寻址方式，掌握寻址方式的选择原则—频带分析法。 5. 指令格式设计及优化 掌握操作码和指令字的设计方法和优化方法。 6. RISC使用的技术 分析RISC的设计原则，掌握其所采用的窗口重叠技术、优化延迟转移技术、优化编译技术。 第三章 存储系统 1. 存储系统设计基本原理 掌握存储系统的构成及其设计原则—访存局部性原理。 2. 高速缓冲存储器（Cache） 掌握Cache基本结构和工作原理，研究地址映象与变换、替换策略和更新策略的工作原理和设计方法，分析影响Cache性能指标的因素及优化方法。 介绍先进的Cache结构和一致性处理方法（MESI）。 3. 虚拟存储器 以Pentium为例，掌握虚拟存储器的结构与实现技术。 第四章 标量流水技术 1. 标量流水工作原理 介绍重叠、先行控制到流水线的发展，掌握标量流水工作原理、分类原则、性能指标及其分析、评价方法。 2. 流水操作中的主要障碍 掌握流水操作中的几种相关产生原因及其解决方法， 介绍Pentium系列处理器全局相关的先进处理方法—动态预测转移技术。 3. 流水线的实现与控制 掌握流水线的中断处理方法、非线性流水线调度方法和流水线控制器的设计与实现方法。 4. 指令级并行技术 分析现代微机所采用的动态执行技术（动态预测转移、动态调度、基于硬件的推断执行）