计算机体系结构概论与关键技术详解

计算机体系结构课程大纲是一门专业基础课程，旨在让学生对计算机系统的内在结构有深入的理解，包括其概念性结构、设计原理和技术发展趋势。该课程共3周，每周3学时，需在预修了计算机原理课程的基础上学习。 课程内容涵盖了计算机体系结构的核心知识点，如计算机系统概念结构、指令集结构、流水线技术、指令级并行、存储层次、输入输出系统以及多处理机技术等。学生将通过学习理解这些基本概念，掌握分析计算机系统性能的方法，为后续在计算机领域进行更深层次的研究奠定基础。 教学过程中，首先会介绍计算机体系结构的基本概念，如计算机性能增长的驱动力和体系结构技术对其发展的作用，系统层次的概念，经典计算机体系结构的定义，以及体系结构与组成、实现之间的相互关系。还会讲解广义计算机体系结构、系列机和兼容机的概念，以及并行性的发展和衡量方法，如响应时间、流量、CPU时间、系统加速比等。 在指令集结构设计部分，课程将深入探讨指令集的分类，例如根据CPU中操作数存储方式的不同进行区分，通用寄存器型指令集结构的特点及其优缺点。此外，还会涉及寻址技术、操作分类、CISC（复杂指令集计算机）与RISC（精简指令集计算机）的区别、控制指令的设计、操作数类型表示和指令集格式设计等内容，同时穿插讲解编译技术在体系结构中的作用。 通过这门课程，学生不仅要理论学习，还需要掌握定量分析技术，能够运用这些知识来评估和优化计算机系统的性能。教材推荐使用张晨曦主编的《计算机体系结构》作为主要教学参考书，出版于2001年1月，确保了内容的时效性和权威性。 计算机体系结构课程是培养学生计算机系统底层理解能力的关键课程，它旨在为学生提供一个全面而深入的认识计算机内部运作机制的框架，为他们在信息技术领域的发展打下坚实的基础。