09版 计算机体系结构 教学大纲于倩Word下载.docx

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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

第三章

计算机功能和互连的顶层视图

第四章

Cache

第五章

内存

第六章

外存

第七章

I/O

4学时

第八章

操作系统支持

第九章

指令集

第十章

CPU结构和功能

第十一章

精简指令集（RISC）计算机

第十二章

指令并行性和超标量处理器

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）

了解计算机的发展简史以及几种主流计算机的发展历史

计算机的发展简史

计算机结构的发展

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PowerPC的最新进展

冯诺依曼机、摩尔定律

第三章计算机功能和互连的顶层视图（教学时数4）

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

计算机的指令周期和总线互联方式

总线结构

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

指令周期、总线互联、PCI总线

第四章Cache（教学时数2）

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PowerPC的Cache组织

计算机存储体系统，Cache的设计要素

Cache的映射算法

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

存储系统、局部性原理、cache、映射算法、写策略

第五章内存（教学时数4）

了解和掌握内存的结构和纠错算法、高级内存形式

内存的纠错算法

Hamming纠错码

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的最新技术发展

纠错、Hamming码

第六章外存（教学时数2）

了解和掌握外存的种类、排列组织、检错方式

硬盘

硬盘的读取时间计算

第一节磁盘的基本结构

一、磁盘的读写机制

二、磁盘的数据组织、结构化和性能参数

三、磁盘访问时间的计算

第二节RAID

RAID0-6级以及各级的冗余与检错

第三节其他外部存储器

一、光盘

二、磁带

寻道时间、旋转延迟、RAID、冗余

第七章I/O（教学时数2）

了解和掌握I/O模块的工作原理，3种基本I/O方式，I/O通道

程序式I/O，中断式I/O，DMA式I/O

中断式I/O和DMA式I/O

第一节外设

一、外设的原理

二、I/O模块的功能与结构

第二节3种基本I/O形式

一、程序式I/O

二、中断驱动的I/O

三、DMA式I/O

第三节其余I/O

一、I/O通道和I/O处理器

二、外部接口

中断、DMA、周期窃用、通道

第八章操作系统支持（教学时数6）

了解操作系统对计算机体系结构的支持

程序调度和存储管理

存储管理

第一节操作系统概述

一、操作系统的目标、功能、类型

二、操作系统的调度

第二节操作系统的存储管理

一、交换、分区、分页、分段、虚拟存储器

二、转换后援缓冲器、

第三节Pentium和PowerPC的存储管理

调度、存储管理、虚拟存储

第九章指令集（教学时数2）

了解和掌握指令集的特征、功能、寻址方式和指令格式

指令集的功能、寻址方式和格式

寻址方式

第一节指令集的特征和操作数类型

一、指令的要素、表示、类型、地址数目

二、操作数类型（结合Pentium和PowerPC讲授）

第二节寻址方式和指令格式

一、寻址方式（结合Pentium和PowerPC讲授）

二、指令格式（结合Pentium和PowerPC讲授）

指令集、操作数、寻址方式、指令格式

第十章CPU结构与功能（教学时数4）

了解和掌握CPU的结构、指令周期和指令流水

指令周期和指令流水

指令流水策略

第一节处理器的组织方式（结合Pentium和PowerPC讲授）

第二节寄存器的组织方式（结合Pentium和PowerPC讲授）

第三节指令流水

一、指令流水的策略和性能

二、指令流水的转移处理

第四节处理器举例（Pentium和PowerPC）

指令流水、流水线策略、转移处理

第十一章精简指令集计算机RISC（教学时数2）

了解和掌握精简指令集计算机的特征和结构特点

RISC的结构和流水线技术

大寄存器组方案，寄存器优化

第一节RISC概述

一、RISC的背景

二、RISC的特点

第二节RISC的寄存器组织

一、大寄存器方案

二、基于编译器的寄存器优化

第三节RISC的流水线技术

一、RISC流水线的特征

二、RISC流水线的优化方法

第四节RISC和CISC的对比

RISC、大寄存器组、寄存器优化、延迟转移

第十二章指令并行性和超标量计算机（教学时数2）

掌握指令并行性方法，了解超标量计算机的结构特点

指令并行性

指令发射策略和相关性

第一节超标量概述

一、流水线和超级流水线

二、超标量

第二节超标量计算机的设计考虑

一、指令并行性和机器并行性

二、指令发射策略和指令相关性

三、超标量计算机的转移预测方法

第三节超标量计算机的举例

超标量、指令发射、指令相关性

七、参考文献

[1].[美]Hennessy.计算机系统结构：

量化研究方法（第三版）.电子工业出版社，2004年6月.

[2].徐炜民.计算机体系结构（第二版）.电子工业出版社，2004年6月.

执笔人：

于倩