王玉巧教授讲解计算机系统结构课程大纲与学习要点

"这是一份关于浙江科技学院信息学院王玉巧教授的计算机系统结构课程的相关资料，包括课程介绍、考核方式以及课程大纲。选用的教材是郑纬民和汤志忠编著的《计算机系统结构》第二版，课程总学时为51学时，其中授课43学时，实验8学时。课程考核采取闭卷考试，期末考试占比80%，平时成绩占10%，实验成绩占10%。课程内容涵盖了计算机系统结构的基本概念、指令系统、存储系统、输入输出系统等多个方面，并介绍了从第一代到第五代计算机系统的发展历程和代表机型。" 本文将详细解析计算机系统结构这一主题，首先，计算机系统结构是研究计算机硬件组件如何协作完成计算任务的学科。它关注的是系统的设计原理和组织结构，而不是具体实现的细节。王玉巧教授的课程旨在让学生理解这些基本概念并掌握系统设计技术。 课程内容包括： 1. 计算机系统结构的基本概念，如计算机的五级存储体系、冯·诺依曼架构等； 2. 指令系统，探讨指令集的分类、寻址方式、指令执行流程等； 3. 存储系统，涵盖内存层次结构、高速缓存的工作原理及优化策略； 4. 输入输出系统，讲解I/O设备、中断机制、DMA（直接内存访问）等； 5. 标量处理机，讨论单处理器系统的设计与优化； 6. 向量处理机，研究向量运算加速技术； 7. 互联网络，涉及计算机间的通信协议和网络拓扑结构； 8. SIMD（单指令多数据）计算机，分析并行处理技术； 9. 多处理机，探讨多核、多处理器系统的同步、通信和负载均衡问题。 课程还回顾了计算机的发展历程，从第一代的电子管计算机到现代的超大规模集成电路服务器。每一代计算机的进步不仅仅是元件技术的提升，更关键的是系统结构的创新。例如，IAS计算机，由约翰·冯·诺依曼指导下建造，是早期计算机的代表，它的设计思想对后续计算机系统结构产生了深远影响。 通过这门课程的学习，学生不仅能掌握计算机系统结构的基础理论，还能了解历史上里程碑式的计算机系统，从而更好地理解当前计算机系统的设计原理和性能优化方法。同时，实验环节将帮助学生将理论知识应用到实践中，提升他们解决实际问题的能力。