《计算机系统结构》课程教学大纲[推荐5篇]

第一篇：《计算机系统结构》课程教学大纲

《计算机系统结构》课程教学大纲

二、课程简介

本课程是计算机科学与技术及网络工程专业一门重要的专业课，对于培养学生的抽象思维能力和自顶向下、系统地分析和解决问题的能力有非常重要的作用。其目标是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。通过学习本课程，能把在“计算机组成原理”等课程中所学的软、硬件知识有机地结合起来，从而建立起计算机系统的完整概念。

三、课程性质与教学目的

《计算机系统结构》作为计算机科学与技及网络工程专业高年级本科生的专业课程，目的是介绍计算机系统结构的概念、技术和最新动态，着重介绍软，硬件功能分配以及如何最佳、最合理地实现软、硬件功能分配。要求了解基本概念、基本原理、基本结构和基本分析方法。使学生对计算机系统结构、组成和实现有一个整体掌握。

四、教学内容及要求

第一章 计算机系统结构的基本概念

（一）目的与要求

1.掌握计算机系统的多级层次结构，掌握计算机系统结构、计算机组成与计算机实现的定义及三者之间的关系。理解透明性、虚拟机的概念。2.理解系列机和软件兼容的基本思想。3.了解计算机的分代和分型，了解应用需求和计算机实现技术的发展对系 统结构的影响。

4.掌握存储程序计算机在系统结构上的主要特点。了解对这种系统结构所 作的改进。

5.了解计算机性能的若干定义。知道评估计算机性能的测试程序。6.掌握计算机系统结构设计的三个基本原则，并能熟练应用Amdahl定律

和CPU性能公式求解问题。

（二）教学内容

1.主要内容

计算机系统结构层次、计算机系统结构定义、计算机组成与实现、计算机系统结构的分类、计算机系统设计的定量原理、计算机系统设计者的主要任务、计算机系统设计的主要方法、计算机系统结构的评价标准。2.基本概念和知识点 计算机系统层次结构、系统结构和组成以及实现三者之间的关系、透明性、1 Amdahl定律、CPU性能公式、局部性原理、MIPS定义、MFLOPS定义、系统结构分类、冯·诺依曼计算机特征、计算机系统结构的发展、VLSI和算法对系统结构的影响。3.问题与应用（能力要求）

要求学生掌握计算机系统层次结构，系统结构、组成与实现的定义，系统结构、组成与实现三者的关系，计算机系统结构的分类，计算机系统设计的定量原理，计算机系统结构的评价标准，为进一步深入学习后继各章打下基础。第二章 指令系统

（一）目的与要求

1.了解数据类型和数据表示。

2.掌握浮点数的表数范围、表数精度、表数效率。

3.掌握指令集结构的各种分类方法。了解堆栈型指令集结构、累加器型指 令集结构和通用寄存器型指令集结构的优缺点以及三种通用寄存器型指令集结构的优缺点。

4.了解当前指令集结构中所使用的一些操作数寻址方式。通过对基准程序进行测试统计，了解各种寻址方式的使用情况。

5.掌握指令集结构功能设计上的两种不同方向。掌握CISC计算机指令集功能设计的目标、CISC结构存在的缺点。掌握RISC计算机指令集结构的功能设计的目标与原则。6.了解各种控制指令的定义。

7.掌握操作数类型与操作数表示的定义及表示方法，了解各种操作数类型、操作数类型大小。

8.掌握指令中两种表示寻址方式的方法。

（二）教学内容

1.主要内容

数据表示与数据类型、浮点数据表示、自定义数据表示、编址方式、编织单位、零地址空间个数、输入输出设备的非线性编址、并行存储器的编址技术、逻辑地址与物理地址、直接定位方式、静态定位方式、动态定位方式、指令的组成、操作码的优化表示、地址码的优化表示、基本指令系统、复杂指令系统、精简指令系统。2.基本概念和知识点

数据表示、寻址技术、指令格式的优化设计、CISC指令系统和RISC指令系统、RISC的定义与特点、减少指令平均执行周期数方法、指令流调整技术、延时转移技术、指令取消技术、重叠寄存器窗口技术。

3.问题与应用（能力要求）

掌握指令集设计的原则，了解指令的分类、选择原则、指令的结构、操作数的寻址方式、指令长度对计算机系统的影响，掌握RISC计算机的设计思想。

第三章 存储系统

（一）目的与要求

1.理解多级存储层次的思想及其作用；掌握存储层次的三个性能参数的定义及计算方法。

2.掌握“Cache－主存”层次、“主存－辅存”层次及其区别。3.掌握全相联映象、直接映象以及组相联映象的思想和特点。4.掌握在各种映象规则的情况下Cache的查找方法。掌握随机法、先进先出、LRU 等替换算法。

5.理解Cache对“写”操作的处理方法。

6.掌握CPU时间的计算方法，并能灵活运用于实例进行分析计算。7.理解改进Cache性能的三个方面。

8.掌握减少命中时间的三种方法及其基本思想。9.掌握提高主存性能的四种方法（增加存储器宽度、多体交叉存储器技术、独立存储体技术、避免存储体冲突）。

10.理解虚拟存储器的特点及有关虚拟存储器的４个问题；掌握快表的概念；了解页面大小的选择。

（二）教学内容

1.主要内容

存储系统的定义、存储器的层次结构、并行存储器、虚拟存储器与高速缓冲存储器的基本工作原理、虚拟存储器与高速缓冲存储器地址的映象与变换方法、虚拟存储器的页面替换算法及其实现、提高Cache命中率的方法、Cache替换算法及其实现、Cache的性能分析。虚拟地址Cache、全Cache技术 2.基本概念和知识点

存储子系统的定义、原理和性能参数分析和设计，并行存储器原理和性能分析，高速缓冲存储器工作原理、地址映像和地址变换方法原理及其实现、数据块替换算法及其实现、数据一致性保持及其实现，虚拟存储器工作原理、地址映像和地址变换原理及其实现、页面替换算法及其实现，虚拟存储器和Cache存储器性能分析和设计方法、页面或数据块替换的进程足迹，三级存储系统工作原理。3.问题与应用（能力要求）

掌握存储器的层次结构，学会分析如何利用局部性原理提高Cache/主存储器、主存/虚拟存储器的性能。不但掌握虚拟存储器和高速缓冲存储器的硬件原理，而且要掌握其分析方法和设计方法。

第四章 输入输出系统

（一）目的与要求

1.掌握输入/输出系统的基本概念；了解与I/O有关的问题、设计I/O的三个标准。

2.了解磁盘的基本结构与性能公式；了解磁盘阵列RAID、磁带、光盘等各种存储设备。

3.掌握总线的基本工作原理及其分类。了解总线的三个常用的参数、总线标准和实例。

4.掌握通道处理机的定义。掌握通道的作用和功能、通道的工作过程、通道的种类以及通道的流量计算。

5.了解I/O与计算机的连接方式以及由此引起的数据的一致性问题。6.了解设计I/O系统的步骤以及I/O对计算机性能的影响。

（二）教学内容

1.主要内容

输入输出系统的特点、输入输出系统的组织方式、基本输入输出方式、中断源的组织、中断系统的软硬件功能分配、中断屏蔽、通道的作用和功能、通道的工作过程、通道种类、通道中的数据传送过程、通道的流量分析、输入输出处理机的作用、输入输出处理机的种类、输入输出处理机的特点。2.基本概念和知识点

异步性、实时性、与设备无关性、自制控制、层次结构、程序控制输入输 出方式、中断输入输出方式、直接存储器访问方式、中断源及其种类、中 断优先级、中断处理、中断响应、中断现场的保存和恢复、字节多路通道、选择通道、数组多路通道、输入输出处理机。3.问题与应用（能力要求）

要求学生掌握输入输出原理、中断系统、通道处理机和输入输出处理机的作用和工作过程。第五单元 标量处理机

（一）目的与要求

1.掌握多条指令在处理机中的重叠执行方式。2.掌握先行控制方式的原理和结构。3.掌握各种数据相关的解决办法。4.了解控制相关的解决办法。

5.领会流水方式的工作原理。

6.了解从不同角度对流水线的分类和定义。7.掌握有关流水线时空图的画法。8.能够计算出流水线的最大吞吐率。9.领会非线性流水线的调度技术。

10.领会局部相关和全局相关。

（二）教学内容

1.主要内容

指令的重叠执行方式、先行控制方式的原理和结构、数据相关、控制相关、流水线工作原理、流水线的分类、线性流水线的性能分析、非线性流水线的调度技术、局部相关、全局相关、超标量处理机、超流水线处理机、超标量超流水线处理机。2.基本概念和知识点

指令重叠执行、先行控制方式的原理、结构和性能分析，先行控制技术中数据相关和控制相关等各种相关性的分析和处理，流水线的工作原理、性能分析，时空图在线性流水线和非线性流水线性能分析中的应用，非线性流水线中的各种调度技术的分析和原理，非线性流水线中局部相关和全局相关的分析和处理。各种情况下流水线性能及其时空图分析，超标量和超流水线处理机性能分析及其中资源冲突分析处理，超标量和超流水线中存储器结构和存储方式的设计，各种流水线处理机性能的优化设计。3.问题与应用（能力要求）

要求学生掌握流水线技术，如：先行控制技术、流水线原理、流水线性能分析、非线性流水线的调度方法、局部数据相关和全局数据相关的处理方法。

第六章 向量处理机

（一）目的与要求

1.了解向量处理的基本概念、一般的向量处理机。

2.掌握提高向量处理机性能的常用技术、向量处理机的性能评价。

（二）教学内容

1.主要内容

向量处理的基本概念、向量处理机的结构、向量处理机的存取模式和数据结构、提高向量处理机性能的方法、向量处理机的性能评价。2.基本概念和知识点

向量处理的基本概念、三种向量处理方式、向量计算机中的存储器结构、存储器-存储器结构、寄存器-寄存器结构、向量处理机的存取模式和数据 5 结构、向量处理机中的新技术、稀疏矩阵处理技术、链接技术、向量循环和分段开采技术、向量递归技术，若干向量处理机实例结构分析，向量处理机的性能评价和优化设计。3.问题与应用（能力要求）

要求学生了解向量处理机的一般结构并初步具备分析算法和结构如何配合才能高效的处理多类计算机的问题的能力。

第二篇：计算机系统结构课程实习题目

计算机系统结构课程实习题目

1.页面置换算法性能分析

2.模拟实现段页式虚拟器存储的内容管理

3.实现omega网络路径算法

4.模拟实现ILLAC IV列阵处理机，包括矩阵加、矩阵乘、累加和。

第三篇：计算机系统结构心得体会

计算机系统结构心得体会

计算机系统结构安排在大学最后一个课程学期上课，这也让我有不一样的感觉，除了从课程学到专业知识之外，我也体会了计算机的乐趣。

计算机系统结构指的是什么? 是一台计算机的外表? 还是是指一台计算机内部的一块块板卡安放结构? 都不是，那么它是什么? 计算机系统结构就是计算机的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性。所谓外特性，就是计算机的概念性结构和功能特性。用一个不恰当的比喻一，比如动物吧，它的“系统结构”是指什么呢? 它的概念性结构和功能特性，就相当于动物的器官组成及其功能特性，如鸡有胃，胃可以消化食物。至于鸡的胃是什么形状的、鸡的胃部由什么组成就不是“系统结构”研究的问题了。

而我在学习这门课程的时候遇到最为困难的问题是流水线问题，包括流水线的工作方式以及流水线的调度对我来说都难以掌握。后来，我请教了同班同学，他们实实在在地给我讲了一遍概念，我从模糊认识也瞬间到了清晰理解。这让我深刻的感到学习不能偷懒，越难的问题越要弄懂概念，越要花时间分析最基本的问题。

是的，计算机系统结构是非常重要的，在计算机学习中起到十分重要的作用。我印象最为深刻的是有趣的上课方式和可爱的老师。

上这门课的老师是我们的张老师，除了专业知识非常渊博之外，课堂相对来说非常民主。最令我觉得有趣的是，老师点到的时候会很搞笑，由于是三个班和在一起上课的，所以老师的名单总是不齐，所以点名会浪费一部分课堂时间。作为学生时代的我们，多多少少还是喜欢这样的状况的，课堂可以偷懒放松几分钟是非常渴望的。正是因为这样，我也喜欢上这门课程了，也喜欢老师点名，并且很享受这种“小偷懒”，上课效率也特别好。说到老师民主，还有一点，这门课作为考察课，关于考察方式老师也尊重我们的意见，把本来原定的闭卷考试换成课堂考核了，这点也让学生万分佩服。是的，张老师就是这样一个轻松的老师。

时间特别快，计算机系统结构作为大学最后一门课程，我想是让我们从大体概括整个计算机专业吧！最后感谢张老师这一学期对我们教授以及付出！

第四篇：《计算机系统结构》课程建设分析与设计

《计算机系统结构》课程分析及设计

一、课程介绍

“计算机系统结构”是综合计算机硬件,软件最新技术以提高计算机总体性能的重要学科，本课程的目的是使学生掌握计算机系统结构和组成的基本概念、基本原理、基本结构和基本分析方法，了解以及掌握现代计算机系统结构的重要进展和今后的发展趋向。从而使学生能在一个更高的层面上从事今后的计算机专业工作。

二、课程分析

实际应用对计算机系统越来越高的要求（更快的计算能力、更大的存储容量以及更高的输入、输出吞吐能力），集成电路技术的迅速发展以及计算机软件技术的发展，加快了计算机系统结构的演变进程。新的系统结构技术不断涌现，内容更新很快，并且很快被应用到新的计算机产品中去。计算机系统结构发展的这一特征，使得对“计算机系统结构”这门课程的教学变得相当困难。作为一门专业基础课程，一方面要反映本领域基础性、普遍性的知识，保持内容的相对稳定性。另一方面，又需要跟踪科技的发展，及时地调整和更新内容。通过课程建设，可以把一些新的内容不断地充实到新的教案中，使学生学到的知识既具有科学性，又具有先进性。如已将微处理机中得到广泛应用的超标量、超流水线及超标量超流水线结合的系统结构，并行处理及其互连网络技术都陆续充实到了新的教案中。而为了使教案在增加了新的内容后不致增加课时，还要精简原有的内容，或通过采用一些现代化的教学手段在保证教学大纲的基础上来压缩课时。

通过本课程建设的实施，能将学生在校学习内容与行业最新发展技术结合起来。并充分调动学生的能动性，使学生在建立自身的知识和能力结构时更具有主动性。

本课程建设的完成，力求在内容上能及时反映当前最新发展水平的计算机系统结构，因而在取材上力求先进。考虑到RISC技术已成为指令系统设计风格的主流，因此今后将重点叙述RISC技术的计算机系统结构。

三、课程设计及一些建议

计算机系统结构是目前计算机专业本科学生必修的一门专业课，为了能让学生更好的理解和掌握课程内容，首先要对教学计划作一些改动。因为本门课程需要《计算机基础》、《计算机组成原理》、《汇编语言程序设计》等前驱课程作为基础，所以要在学生对以上前驱课程学习和掌握的基础上才能更好的学习和掌握。

从现在学生掌握的情况看也反映出一些问题，由于现在是一门选修课，所以从重视程序和学习态度上都有所放松，一些基本的思想和原理都没有很的掌握。

目前学院在作教学计划是把《计算机系统结构》设为专业限选课，可能为学生在专业知识的方向上有更多选择，但本人认为，这作为一门专业必修的本科课程来说能让学生更好理解计算机的系统组成及系统结构的现状和发展方向，可以让学生了解更多更新的计算机系统结构形式，为开扩学习的视野有更多的帮助。所以我建议可以将本课程设为“专业必修课”。

第五篇：《计算机网络技术》课程教学大纲

《计算机网络技术》课程教学大纲

一、课程的性质和任务

《计算机网络技术》课程是中等职业学校计算机应用专业必修的一门职业技术课程。学生在学习本课程之前应当具有计算机组成原理和计算机操作系统的预备知识。

本课程的任务是：

1．使学生对计算机网络从整体上有一个较清晰的了解。

2．对当前计算机网络的主要种类和常用的网络协议有较清晰的概念。

3．学会计算机网络操作和日常管理和维护的最基本方法。

4．初步掌握以TCP/IP协议族为主的网络协议结构。

5．初步培养在TCP/IP协议工程和LAN上的实际工作能力。

6．了解网络新技术的新发展。

二、课程的教学目的和要求

１．

熟练掌握：

要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其分析、初步设计和解答与网络应用相关的问题，能够举一反三。

2.掌握：

要求学生能够较好地理解和掌握，并且能够进行简单分析和判断。

3.了解：

要求学生能够一般地了解的所学内容。

三、课时分配

本课程共72课时，4学分。其中讲授48学时，实验24学时。具体分配如下：

序号

教学内容

讲授学时

理论课

一

计算机网络导论

二

计算机网络的体系结构

三

计算机网络中的高层应用

四

计算机网络管理与安全技术

五

组网技术

六

网络连接设备

七

局域网的安装技术

八

局域网管理与维护技术

实验课

一

使用互连网络技能

二

考察一个局域网的概况

三

局域网络的安装

四

网络安全实验

五

网络规划调查

四、教学内容

1．理论课内容

第一章

计算机网络导论

教学内容：

（１）为什么使用计算机网络

（２）网络系统的组成（通信子网概述、数字通信基础知识）

（３）局域计算机网络

（４）城域计算机网络

（５）广域计算机网络

（６）互连网络标准体系

（７）计算机网络的新进展及发展趋势

教学要求：

了解：为什么使用计算机网络

掌握：网络系统的组成（通信子网概述、数字通信基础知识）

了解：局域计算机网络

了解：城域计算机网络

了解：广域计算机网络

了解：互连网络标准体系

了解：计算机网络的新进展及发展趋势

第二章

计算机网络的体系结构

教学内容：

（１）物理层

（２）链路层

（３）网络层

（４）传输层

（５）会话层

（６）表示层

（７）应用层

（８）网际互连技术

（９）端—端的通信（TCP）

教学要求：

熟练掌握：网际互连技术、端—端的通信（TCP）的概念

掌握：每一层的基本功能分工，服务和接口的概念。

了解：相关技术术语，每一层的具体功能，连接的概念，成帧、装配报文分组、纠错、地址、路由选择和活动窗口的流控制的概念或工作机理。

第三章

计算机网络中的高层应用

教学内容：

（１）计算机网络高层应用概述

（２）网络应用服务平台

（３）电子邮政服务

（４）WWW多媒体信息发布服务

（５）文件传输与终端仿真服务

（６）其他网络高层应用（电子商务、网上教育、网上办公等）

教学要求：

了解：计算机网络高层应用概述

了解：网络应用服务平台

熟练掌握：电子邮政服务

熟练掌握：WWW多媒体信息发布服务

了解：文件传输与终端仿真服务

了解：其他网络高层应用

第四章

计算机网络管理与安全技术

教学内容：

（１）计算机网络管理技术

（２）计算机网络安全

（３）网络数据库接口技术

（４）代理服务器技术

（５）有关的法律法规

教学要求：

熟练掌握：网络管理主要内容，网络运行时的安全知识。

掌握：有关法律法规。

了解：网络数据库接口，代理服务器技术。知识产权知识。

第五章

组网技术

教学内容：

１．拓扑架设的两种方式（点对点式、多点式）

２．网络的几种拓扑结构

（１）总线型

（２）星型

（３）环型

（４）树型

（５）网状型

３．以太网

（１）以太网简介（通信标准802.3、传输速率、传送数据方法）

（２）拓扑结构（10Base2、10BaseT）

（３）连接方式（传输介质、硬件）

４．快速以太网

（１）简介

（２）拓扑结构

（３）连接方式

５．ATM网络

（１）简介

（２）拓扑结构

（３）连接方式

（４）ISDN

教学要求：

掌握：拓扑架设的两种方式（点对点式、多点式）

网络的几种拓扑结构

掌握：总线型

了解：星型、环型

熟练掌握：树型

了解：网状型

掌握：以太网

了解：快速以太网

了解：ATM网络

第六章

网络连接设备

教学内容：

１．网络传输介质

（１）双绞线(UTP、STP)

（２）同轴电缆

（３）光缆

２．网络连接设备

（１）连接器

i

T型连接器

i

BNC型连接器

i

RJ型连接器

i

AUI型连接器

i

终端电阻

（２）网络适配器（卡）

i

概述（功能、基本结构、传输速率、网卡上各种接头）

i

以太网的常见结构（10Base2、10Base5、10BaseT、100BaseT）

i

网卡上的总线接口（16位ISA接口网卡、32位PCI接口网卡）

i

网卡的参数设置（IRQ、I/O端口地址、Base

Memory、DMA）

i

如何选购网卡

（３）中继器

（４）集线器（HUB）

i

功能

i

类型

i

10BaseT

HUB的基本应用

（５）调制解调器

３．网络互连设备

（１）网桥

（２）路由器

（３）网关

（４）交换式集线器

教学要求：

熟练掌握：网络传输介质

熟练掌握：网络连接设备（连接器、网络适配器（卡）、中继器、集线器（HUB）、调制解调器）

掌握：网桥

了解：路由器

了解：网关

了解：交换式集线器

第七章

局域网的安装技术

教学内容：

１．对等式网络结构

２．客户机—服务器网络结构

３．网络布线（以太网）

（１）基本原则

（２）5—4—3规则

（３）布线实例

４．安装网络操作系统

（１）Windows

NT

（２）Linux

（３）Net

Ware

教学要求：

熟练掌握：对等式网络结构

掌握：客户机—服务器网络结构

了解：网络布线（以太网）

熟练掌握：安装网络操作系统（任选一个，实训考核）

（１）Windows

NT

（２）Linux

（３）Net

Ware

第八章

局域网管理与维护技术

教学内容：

１．网络环境的设置

２．帐号、密码、用户权限的管理

３．网络硬件与软件的维护

教学要求：

熟练掌握：网络环境的设置

掌握：帐号、密码、用户权限的管理

了解；网络硬件与软件的维护

2．实验内容（总学时数24）

实验１：使用互连网络技能

要求：在互连计算机网络机房上机，要求使用常用的工具上网检索几个指定信息，用telnet登录一个服务器并用ping

访问并比较就近的站点和远处的站点，看其响应时间和传输速率等增加对网络的感觉，用户间收发电子邮件等。

实验２：考察一个局域网的概况

要求：了解网络使用的软、硬件设备，布线，网络结构，网络性能等。写出有关调查报告。

实验３：局域网络的安装

要求：比较熟练掌握一种网络硬件、软件及管理技术。在实验室范围内的二台微机的基础上安装一套局域网（或者是Novell，或者是NT网络），试用其若干网络管理命令来改变用户的使用权限或使用环境等。

实验４：网络安全实验

要求：模拟设置口令与破译口令的程序。

实验５：网络规划调查

要求：调查某一网络，并写出该网络的总体组网规划（要求画出：管理组织机构图、网络拓扑结构图、网络信息流图、结构化布线图）

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END

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