第一篇：《計算機系統結構》課程教學大綱

《計算機系統結構》課程教學大綱

二、課程簡介

本課程是計算機科學與技術及網絡工程專業一門重要的專業課，對于培養學生的抽象思維能力和自頂向下、系統地分析和解決問題的能力有非常重要的作用。其目標是使學生掌握計算機系統結構的基本概念、基本原理、基本結構、基本設計和分析方法，并對計算機系統結構的發展歷史和現狀有所了解。通過學習本課程，能把在“計算機組成原理”等課程中所學的軟、硬件知識有機地結合起來，從而建立起計算機系統的完整概念。

三、課程性質與教學目的

《計算機系統結構》作為計算機科學與技及網絡工程專業高年級本科生的專業課程，目的是介紹計算機系統結構的概念、技術和最新動態，著重介紹軟，硬件功能分配以及如何最佳、最合理地實現軟、硬件功能分配。要求了解基本概念、基本原理、基本結構和基本分析方法。使學生對計算機系統結構、組成和實現有一個整體掌握。

四、教學內容及要求

第一章 計算機系統結構的基本概念

（一）目的與要求

1.掌握計算機系統的多級層次結構，掌握計算機系統結構、計算機組成與計算機實現的定義及三者之間的關系。理解透明性、虛擬機的概念。2.理解系列機和軟件兼容的基本思想。3.了解計算機的分代和分型，了解應用需求和計算機實現技術的發展對系 統結構的影響。

4.掌握存儲程序計算機在系統結構上的主要特點。了解對這種系統結構所 作的改進。

5.了解計算機性能的若干定義。知道評估計算機性能的測試程序。6.掌握計算機系統結構設計的三個基本原則，并能熟練應用Amdahl定律

和CPU性能公式求解問題。

（二）教學內容

1.主要內容

計算機系統結構層次、計算機系統結構定義、計算機組成與實現、計算機系統結構的分類、計算機系統設計的定量原理、計算機系統設計者的主要任務、計算機系統設計的主要方法、計算機系統結構的評價標準。2.基本概念和知識點 計算機系統層次結構、系統結構和組成以及實現三者之間的關系、透明性、1 Amdahl定律、CPU性能公式、局部性原理、MIPS定義、MFLOPS定義、系統結構分類、馮·諾依曼計算機特征、計算機系統結構的發展、VLSI和算法對系統結構的影響。3.問題與應用（能力要求）

要求學生掌握計算機系統層次結構，系統結構、組成與實現的定義，系統結構、組成與實現三者的關系，計算機系統結構的分類，計算機系統設計的定量原理，計算機系統結構的評價標準，為進一步深入學習后繼各章打下基礎。第二章 指令系統

（一）目的與要求

1.了解數據類型和數據表示。

2.掌握浮點數的表數范圍、表數精度、表數效率。

3.掌握指令集結構的各種分類方法。了解堆棧型指令集結構、累加器型指 令集結構和通用寄存器型指令集結構的優缺點以及三種通用寄存器型指令集結構的優缺點。

4.了解當前指令集結構中所使用的一些操作數尋址方式。通過對基準程序進行測試統計，了解各種尋址方式的使用情況。

5.掌握指令集結構功能設計上的兩種不同方向。掌握CISC計算機指令集功能設計的目標、CISC結構存在的缺點。掌握RISC計算機指令集結構的功能設計的目標與原則。6.了解各種控制指令的定義。

7.掌握操作數類型與操作數表示的定義及表示方法，了解各種操作數類型、操作數類型大小。

8.掌握指令中兩種表示尋址方式的方法。

（二）教學內容

1.主要內容

數據表示與數據類型、浮點數據表示、自定義數據表示、編址方式、編織單位、零地址空間個數、輸入輸出設備的非線性編址、并行存儲器的編址技術、邏輯地址與物理地址、直接定位方式、靜態定位方式、動態定位方式、指令的組成、操作碼的優化表示、地址碼的優化表示、基本指令系統、復雜指令系統、精簡指令系統。2.基本概念和知識點

數據表示、尋址技術、指令格式的優化設計、CISC指令系統和RISC指令系統、RISC的定義與特點、減少指令平均執行周期數方法、指令流調整技術、延時轉移技術、指令取消技術、重疊寄存器窗口技術。

3.問題與應用（能力要求）

掌握指令集設計的原則，了解指令的分類、選擇原則、指令的結構、操作數的尋址方式、指令長度對計算機系統的影響，掌握RISC計算機的設計思想。

第三章 存儲系統

（一）目的與要求

1.理解多級存儲層次的思想及其作用；掌握存儲層次的三個性能參數的定義及計算方法。

2.掌握“Cache－主存”層次、“主存－輔存”層次及其區別。3.掌握全相聯映象、直接映象以及組相聯映象的思想和特點。4.掌握在各種映象規則的情況下Cache的查找方法。掌握隨機法、先進先出、LRU 等替換算法。

5.理解Cache對“寫”操作的處理方法。

6.掌握CPU時間的計算方法，并能靈活運用于實例進行分析計算。7.理解改進Cache性能的三個方面。

8.掌握減少命中時間的三種方法及其基本思想。9.掌握提高主存性能的四種方法（增加存儲器寬度、多體交叉存儲器技術、獨立存儲體技術、避免存儲體沖突）。

10.理解虛擬存儲器的特點及有關虛擬存儲器的４個問題；掌握快表的概念；了解頁面大小的選擇。

（二）教學內容

1.主要內容

存儲系統的定義、存儲器的層次結構、并行存儲器、虛擬存儲器與高速緩沖存儲器的基本工作原理、虛擬存儲器與高速緩沖存儲器地址的映象與變換方法、虛擬存儲器的頁面替換算法及其實現、提高Cache命中率的方法、Cache替換算法及其實現、Cache的性能分析。虛擬地址Cache、全Cache技術 2.基本概念和知識點

存儲子系統的定義、原理和性能參數分析和設計，并行存儲器原理和性能分析，高速緩沖存儲器工作原理、地址映像和地址變換方法原理及其實現、數據塊替換算法及其實現、數據一致性保持及其實現，虛擬存儲器工作原理、地址映像和地址變換原理及其實現、頁面替換算法及其實現，虛擬存儲器和Cache存儲器性能分析和設計方法、頁面或數據塊替換的進程足跡，三級存儲系統工作原理。3.問題與應用（能力要求）

掌握存儲器的層次結構，學會分析如何利用局部性原理提高Cache/主存儲器、主存/虛擬存儲器的性能。不但掌握虛擬存儲器和高速緩沖存儲器的硬件原理，而且要掌握其分析方法和設計方法。

第四章 輸入輸出系統

（一）目的與要求

1.掌握輸入/輸出系統的基本概念；了解與I/O有關的問題、設計I/O的三個標準。

2.了解磁盤的基本結構與性能公式；了解磁盤陣列RAID、磁帶、光盤等各種存儲設備。

3.掌握總線的基本工作原理及其分類。了解總線的三個常用的參數、總線標準和實例。

4.掌握通道處理機的定義。掌握通道的作用和功能、通道的工作過程、通道的種類以及通道的流量計算。

5.了解I/O與計算機的連接方式以及由此引起的數據的一致性問題。6.了解設計I/O系統的步驟以及I/O對計算機性能的影響。

（二）教學內容

1.主要內容

輸入輸出系統的特點、輸入輸出系統的組織方式、基本輸入輸出方式、中斷源的組織、中斷系統的軟硬件功能分配、中斷屏蔽、通道的作用和功能、通道的工作過程、通道種類、通道中的數據傳送過程、通道的流量分析、輸入輸出處理機的作用、輸入輸出處理機的種類、輸入輸出處理機的特點。2.基本概念和知識點

異步性、實時性、與設備無關性、自制控制、層次結構、程序控制輸入輸 出方式、中斷輸入輸出方式、直接存儲器訪問方式、中斷源及其種類、中 斷優先級、中斷處理、中斷響應、中斷現場的保存和恢復、字節多路通道、選擇通道、數組多路通道、輸入輸出處理機。3.問題與應用（能力要求）

要求學生掌握輸入輸出原理、中斷系統、通道處理機和輸入輸出處理機的作用和工作過程。第五單元 標量處理機

（一）目的與要求

1.掌握多條指令在處理機中的重疊執行方式。2.掌握先行控制方式的原理和結構。3.掌握各種數據相關的解決辦法。4.了解控制相關的解決辦法。

5.領會流水方式的工作原理。

6.了解從不同角度對流水線的分類和定義。7.掌握有關流水線時空圖的畫法。8.能夠計算出流水線的最大吞吐率。9.領會非線性流水線的調度技術。

10.領會局部相關和全局相關。

（二）教學內容

1.主要內容

指令的重疊執行方式、先行控制方式的原理和結構、數據相關、控制相關、流水線工作原理、流水線的分類、線性流水線的性能分析、非線性流水線的調度技術、局部相關、全局相關、超標量處理機、超流水線處理機、超標量超流水線處理機。2.基本概念和知識點

指令重疊執行、先行控制方式的原理、結構和性能分析，先行控制技術中數據相關和控制相關等各種相關性的分析和處理，流水線的工作原理、性能分析，時空圖在線性流水線和非線性流水線性能分析中的應用，非線性流水線中的各種調度技術的分析和原理，非線性流水線中局部相關和全局相關的分析和處理。各種情況下流水線性能及其時空圖分析，超標量和超流水線處理機性能分析及其中資源沖突分析處理，超標量和超流水線中存儲器結構和存儲方式的設計，各種流水線處理機性能的優化設計。3.問題與應用（能力要求）

要求學生掌握流水線技術，如：先行控制技術、流水線原理、流水線性能分析、非線性流水線的調度方法、局部數據相關和全局數據相關的處理方法。

第六章 向量處理機

（一）目的與要求

1.了解向量處理的基本概念、一般的向量處理機。

2.掌握提高向量處理機性能的常用技術、向量處理機的性能評價。

（二）教學內容

1.主要內容

向量處理的基本概念、向量處理機的結構、向量處理機的存取模式和數據結構、提高向量處理機性能的方法、向量處理機的性能評價。2.基本概念和知識點

向量處理的基本概念、三種向量處理方式、向量計算機中的存儲器結構、存儲器-存儲器結構、寄存器-寄存器結構、向量處理機的存取模式和數據 5 結構、向量處理機中的新技術、稀疏矩陣處理技術、鏈接技術、向量循環和分段開采技術、向量遞歸技術，若干向量處理機實例結構分析，向量處理機的性能評價和優化設計。3.問題與應用（能力要求）

要求學生了解向量處理機的一般結構并初步具備分析算法和結構如何配合才能高效的處理多類計算機的問題的能力。

第二篇：計算機系統結構課程實習題目

計算機系統結構課程實習題目

1.頁面置換算法性能分析

2.模擬實現段頁式虛擬器存儲的內容管理

3.實現omega網絡路徑算法

4.模擬實現ILLAC IV列陣處理機，包括矩陣加、矩陣乘、累加和。

第三篇：計算機系統結構心得體會

計算機系統結構心得體會

計算機系統結構安排在大學最后一個課程學期上課，這也讓我有不一樣的感覺，除了從課程學到專業知識之外，我也體會了計算機的樂趣。

計算機系統結構指的是什么? 是一臺計算機的外表? 還是是指一臺計算機內部的一塊塊板卡安放結構? 都不是，那么它是什么? 計算機系統結構就是計算機的機器語言程序員或編譯程序編寫者所看到的外特性。所謂外特性，就是計算機的概念性結構和功能特性。用一個不恰當的比喻一，比如動物吧，它的“系統結構”是指什么呢? 它的概念性結構和功能特性，就相當于動物的器官組成及其功能特性，如雞有胃，胃可以消化食物。至于雞的胃是什么形狀的、雞的胃部由什么組成就不是“系統結構”研究的問題了。

而我在學習這門課程的時候遇到最為困難的問題是流水線問題，包括流水線的工作方式以及流水線的調度對我來說都難以掌握。后來，我請教了同班同學，他們實實在在地給我講了一遍概念，我從模糊認識也瞬間到了清晰理解。這讓我深刻的感到學習不能偷懶，越難的問題越要弄懂概念，越要花時間分析最基本的問題。

是的，計算機系統結構是非常重要的，在計算機學習中起到十分重要的作用。我印象最為深刻的是有趣的上課方式和可愛的老師。

上這門課的老師是我們的張老師，除了專業知識非常淵博之外，課堂相對來說非常民主。最令我覺得有趣的是，老師點到的時候會很搞笑，由于是三個班和在一起上課的，所以老師的名單總是不齊，所以點名會浪費一部分課堂時間。作為學生時代的我們，多多少少還是喜歡這樣的狀況的，課堂可以偷懶放松幾分鐘是非常渴望的。正是因為這樣，我也喜歡上這門課程了，也喜歡老師點名，并且很享受這種“小偷懶”，上課效率也特別好。說到老師民主，還有一點，這門課作為考察課，關于考察方式老師也尊重我們的意見，把本來原定的閉卷考試換成課堂考核了，這點也讓學生萬分佩服。是的，張老師就是這樣一個輕松的老師。

時間特別快，計算機系統結構作為大學最后一門課程，我想是讓我們從大體概括整個計算機專業吧！最后感謝張老師這一學期對我們教授以及付出！

第四篇：《計算機系統結構》課程建設分析與設計

《計算機系統結構》課程分析及設計

一、課程介紹

“計算機系統結構”是綜合計算機硬件,軟件最新技術以提高計算機總體性能的重要學科，本課程的目的是使學生掌握計算機系統結構和組成的基本概念、基本原理、基本結構和基本分析方法，了解以及掌握現代計算機系統結構的重要進展和今后的發展趨向。從而使學生能在一個更高的層面上從事今后的計算機專業工作。

二、課程分析

實際應用對計算機系統越來越高的要求（更快的計算能力、更大的存儲容量以及更高的輸入、輸出吞吐能力），集成電路技術的迅速發展以及計算機軟件技術的發展，加快了計算機系統結構的演變進程。新的系統結構技術不斷涌現，內容更新很快，并且很快被應用到新的計算機產品中去。計算機系統結構發展的這一特征，使得對“計算機系統結構”這門課程的教學變得相當困難。作為一門專業基礎課程，一方面要反映本領域基礎性、普遍性的知識，保持內容的相對穩定性。另一方面，又需要跟蹤科技的發展，及時地調整和更新內容。通過課程建設，可以把一些新的內容不斷地充實到新的教案中，使學生學到的知識既具有科學性，又具有先進性。如已將微處理機中得到廣泛應用的超標量、超流水線及超標量超流水線結合的系統結構，并行處理及其互連網絡技術都陸續充實到了新的教案中。而為了使教案在增加了新的內容后不致增加課時，還要精簡原有的內容，或通過采用一些現代化的教學手段在保證教學大綱的基礎上來壓縮課時。

通過本課程建設的實施，能將學生在校學習內容與行業最新發展技術結合起來。并充分調動學生的能動性，使學生在建立自身的知識和能力結構時更具有主動性。

本課程建設的完成，力求在內容上能及時反映當前最新發展水平的計算機系統結構，因而在取材上力求先進。考慮到RISC技術已成為指令系統設計風格的主流，因此今后將重點敘述RISC技術的計算機系統結構。

三、課程設計及一些建議

計算機系統結構是目前計算機專業本科學生必修的一門專業課，為了能讓學生更好的理解和掌握課程內容，首先要對教學計劃作一些改動。因為本門課程需要《計算機基礎》、《計算機組成原理》、《匯編語言程序設計》等前驅課程作為基礎，所以要在學生對以上前驅課程學習和掌握的基礎上才能更好的學習和掌握。

從現在學生掌握的情況看也反映出一些問題，由于現在是一門選修課，所以從重視程序和學習態度上都有所放松，一些基本的思想和原理都沒有很的掌握。

目前學院在作教學計劃是把《計算機系統結構》設為專業限選課，可能為學生在專業知識的方向上有更多選擇，但本人認為，這作為一門專業必修的本科課程來說能讓學生更好理解計算機的系統組成及系統結構的現狀和發展方向，可以讓學生了解更多更新的計算機系統結構形式，為開擴學習的視野有更多的幫助。所以我建議可以將本課程設為“專業必修課”。

第五篇：《計算機網絡技術》課程教學大綱

《計算機網絡技術》課程教學大綱

一、課程的性質和任務

《計算機網絡技術》課程是中等職業學校計算機應用專業必修的一門職業技術課程。學生在學習本課程之前應當具有計算機組成原理和計算機操作系統的預備知識。

本課程的任務是：

1．使學生對計算機網絡從整體上有一個較清晰的了解。

2．對當前計算機網絡的主要種類和常用的網絡協議有較清晰的概念。

3．學會計算機網絡操作和日常管理和維護的最基本方法。

4．初步掌握以TCP/IP協議族為主的網絡協議結構。

5．初步培養在TCP/IP協議工程和LAN上的實際工作能力。

6．了解網絡新技術的新發展。

二、課程的教學目的和要求

１．

熟練掌握：

要求學生能夠全面、深入理解和熟練掌握所學內容，并能夠用其分析、初步設計和解答與網絡應用相關的問題，能夠舉一反三。

2.掌握：

要求學生能夠較好地理解和掌握，并且能夠進行簡單分析和判斷。

3.了解：

要求學生能夠一般地了解的所學內容。

三、課時分配

本課程共72課時，4學分。其中講授48學時，實驗24學時。具體分配如下：

序號

教學內容

講授學時

理論課

一

計算機網絡導論

二

計算機網絡的體系結構

三

計算機網絡中的高層應用

四

計算機網絡管理與安全技術

五

組網技術

六

網絡連接設備

七

局域網的安裝技術

八

局域網管理與維護技術

實驗課

一

使用互連網絡技能

二

考察一個局域網的概況

三

局域網絡的安裝

四

網絡安全實驗

五

網絡規劃調查

四、教學內容

1．理論課內容

第一章

計算機網絡導論

教學內容：

（１）為什么使用計算機網絡

（２）網絡系統的組成（通信子網概述、數字通信基礎知識）

（３）局域計算機網絡

（４）城域計算機網絡

（５）廣域計算機網絡

（６）互連網絡標準體系

（７）計算機網絡的新進展及發展趨勢

教學要求：

了解：為什么使用計算機網絡

掌握：網絡系統的組成（通信子網概述、數字通信基礎知識）

了解：局域計算機網絡

了解：城域計算機網絡

了解：廣域計算機網絡

了解：互連網絡標準體系

了解：計算機網絡的新進展及發展趨勢

第二章

計算機網絡的體系結構

教學內容：

（１）物理層

（２）鏈路層

（３）網絡層

（４）傳輸層

（５）會話層

（６）表示層

（７）應用層

（８）網際互連技術

（９）端—端的通信（TCP）

教學要求：

熟練掌握：網際互連技術、端—端的通信（TCP）的概念

掌握：每一層的基本功能分工，服務和接口的概念。

了解：相關技術術語，每一層的具體功能，連接的概念，成幀、裝配報文分組、糾錯、地址、路由選擇和活動窗口的流控制的概念或工作機理。

第三章

計算機網絡中的高層應用

教學內容：

（１）計算機網絡高層應用概述

（２）網絡應用服務平臺

（３）電子郵政服務

（４）WWW多媒體信息發布服務

（５）文件傳輸與終端仿真服務

（６）其他網絡高層應用（電子商務、網上教育、網上辦公等）

教學要求：

了解：計算機網絡高層應用概述

了解：網絡應用服務平臺

熟練掌握：電子郵政服務

熟練掌握：WWW多媒體信息發布服務

了解：文件傳輸與終端仿真服務

了解：其他網絡高層應用

第四章

計算機網絡管理與安全技術

教學內容：

（１）計算機網絡管理技術

（２）計算機網絡安全

（３）網絡數據庫接口技術

（４）代理服務器技術

（５）有關的法律法規

教學要求：

熟練掌握：網絡管理主要內容，網絡運行時的安全知識。

掌握：有關法律法規。

了解：網絡數據庫接口，代理服務器技術。知識產權知識。

第五章

組網技術

教學內容：

１．拓撲架設的兩種方式（點對點式、多點式）

２．網絡的幾種拓撲結構

（１）總線型

（２）星型

（３）環型

（４）樹型

（５）網狀型

３．以太網

（１）以太網簡介（通信標準802.3、傳輸速率、傳送數據方法）

（２）拓撲結構（10Base2、10BaseT）

（３）連接方式（傳輸介質、硬件）

４．快速以太網

（１）簡介

（２）拓撲結構

（３）連接方式

５．ATM網絡

（１）簡介

（２）拓撲結構

（３）連接方式

（４）ISDN

教學要求：

掌握：拓撲架設的兩種方式（點對點式、多點式）

網絡的幾種拓撲結構

掌握：總線型

了解：星型、環型

熟練掌握：樹型

了解：網狀型

掌握：以太網

了解：快速以太網

了解：ATM網絡

第六章

網絡連接設備

教學內容：

１．網絡傳輸介質

（１）雙絞線(UTP、STP)

（２）同軸電纜

（３）光纜

２．網絡連接設備

（１）連接器

i

T型連接器

i

BNC型連接器

i

RJ型連接器

i

AUI型連接器

i

終端電阻

（２）網絡適配器（卡）

i

概述（功能、基本結構、傳輸速率、網卡上各種接頭）

i

以太網的常見結構（10Base2、10Base5、10BaseT、100BaseT）

i

網卡上的總線接口（16位ISA接口網卡、32位PCI接口網卡）

i

網卡的參數設置（IRQ、I/O端口地址、Base

Memory、DMA）

i

如何選購網卡

（３）中繼器

（４）集線器（HUB）

i

功能

i

類型

i

10BaseT

HUB的基本應用

（５）調制解調器

３．網絡互連設備

（１）網橋

（２）路由器

（３）網關

（４）交換式集線器

教學要求：

熟練掌握：網絡傳輸介質

熟練掌握：網絡連接設備（連接器、網絡適配器（卡）、中繼器、集線器（HUB）、調制解調器）

掌握：網橋

了解：路由器

了解：網關

了解：交換式集線器

第七章

局域網的安裝技術

教學內容：

１．對等式網絡結構

２．客戶機—服務器網絡結構

３．網絡布線（以太網）

（１）基本原則

（２）5—4—3規則

（３）布線實例

４．安裝網絡操作系統

（１）Windows

NT

（２）Linux

（３）Net

Ware

教學要求：

熟練掌握：對等式網絡結構

掌握：客戶機—服務器網絡結構

了解：網絡布線（以太網）

熟練掌握：安裝網絡操作系統（任選一個，實訓考核）

（１）Windows

NT

（２）Linux

（３）Net

Ware

第八章

局域網管理與維護技術

教學內容：

１．網絡環境的設置

２．帳號、密碼、用戶權限的管理

３．網絡硬件與軟件的維護

教學要求：

熟練掌握：網絡環境的設置

掌握：帳號、密碼、用戶權限的管理

了解；網絡硬件與軟件的維護

2．實驗內容（總學時數24）

實驗１：使用互連網絡技能

要求：在互連計算機網絡機房上機，要求使用常用的工具上網檢索幾個指定信息，用telnet登錄一個服務器并用ping

訪問并比較就近的站點和遠處的站點，看其響應時間和傳輸速率等增加對網絡的感覺，用戶間收發電子郵件等。

實驗２：考察一個局域網的概況

要求：了解網絡使用的軟、硬件設備，布線，網絡結構，網絡性能等。寫出有關調查報告。

實驗３：局域網絡的安裝

要求：比較熟練掌握一種網絡硬件、軟件及管理技術。在實驗室范圍內的二臺微機的基礎上安裝一套局域網（或者是Novell，或者是NT網絡），試用其若干網絡管理命令來改變用戶的使用權限或使用環境等。

實驗４：網絡安全實驗

要求：模擬設置口令與破譯口令的程序。

實驗５：網絡規劃調查

要求：調查某一網絡，并寫出該網絡的總體組網規劃（要求畫出：管理組織機構圖、網絡拓撲結構圖、網絡信息流圖、結構化布線圖）

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END

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