计算机体系结构课程教学大纲概览
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更新于2024-08-04
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"《计算机体系结构》是一门针对计算机科学与技术本科专业的必修课程,旨在教授学生如何分析和设计计算机系统,理解软硬件功能分配,以及如何利用流水技术和并行处理来优化性能与成本。课程包括计算机设计基本原理、指令系统、存储系统、I/O系统、并行处理和性能评估等多个核心主题。通过学习,学生应能掌握计算机系统结构的分析设计方法和最新的计算技术。"
在《计算机体系结构》这门课程中,学生们将深入探讨以下几个关键知识点:
1. **计算机设计基本原理**:
- 学习基本概念,如冯·诺依曼结构,理解其工作原理和限制。
- 掌握计算机性能评价方法,包括Amdahl定律和CPU性能公式,用于评估系统性能。
- 学习计算机设计的定量原理,用以量化系统性能和优化设计决策。
- 跟踪计算机系统结构的发展趋势,了解新技术对系统架构的影响。
2. **指令系统**:
- 理解数据表示,包括整型、浮点型和字符型数据的存储方式。
- 学习寻址技术,包括直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等,以及它们在指令执行中的作用。
- 设计优化指令格式,提高指令执行效率。
- 设计指令系统的功能,考虑指令集的完整性和效率。
- 研究精简指令系统(RISC),对比与复杂指令系统(CISC)的优缺点。
3. **存储系统**:
- 学习内存层次结构,包括Cache、主存和外存的工作原理和交互。
- 分析存储器访问时间,了解如何减少访问延迟。
- 探讨虚拟内存管理和存储器一致性问题。
4. **I/O系统**:
- 理解输入输出设备的工作机制和接口设计。
- 学习中断和DMA(直接内存访问)技术,提高I/O效率。
- 探讨I/O控制器的设计和实现。
5. **并行处理**:
- 研究流水线技术,如何通过流水线提高处理器性能。
- 学习多处理器和多核心系统的设计,理解并行计算的概念。
- 探讨并行算法和并行编程模型,如OpenMP和MPI。
6. **性能评估**:
- 使用性能分析工具进行系统性能建模和预测。
- 研究性能瓶颈识别和优化策略。
通过这些知识点的学习,学生将具备设计和分析高性能计算机系统的能力,为未来从事计算机硬件和系统设计打下坚实基础。此外,课程也会关注最新技术动态,确保学生能够适应快速发展的计算机领域。
2022-12-18 上传
2022-12-16 上传
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