计算机系统课程教学大纲
计算机组成原理课程教学大纲
计算机组成原理课程教学大纲计算机组成原理课程教学大纲一、课程概述“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生理解计算机系统的基本组成和工作原理，包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出（I/O）以及总线等基本组成部分。
通过本课程的学习，学生将掌握计算机硬件系统的组织结构、工作原理和设计方法，为进一步学习其他计算机硬件课程打下坚实的基础。
二、课程目标本课程的目标如下：1、理解计算机系统的基本组成，包括CPU、内存、I/O设备和总线等。
2、掌握计算机系统中的数据表示和运算方法，包括二进制数的表示、算术逻辑运算、机器指令等。
3、理解并掌握计算机系统中控制信号的产生和传递机制，包括时序、指令流程、异常处理等。
4、了解计算机系统的性能设计和评估方法，包括速度计频、吞吐量、响应时间等。
5、学习并掌握计算机组织结构的设计方法，包括硬件设计、操作系统设计、I/O接口设计等。
三、课程内容本课程将分为以下几个模块：1、计算机系统的基础知识：包括计算机系统的定义、分类、硬件组成等。
2、CPU的基本原理：包括CPU的组织结构、指令周期、时序等。
3、内存的基本原理：包括内存的组织结构、存储器的扩展、内存的控制等。
4、I/O设备的基本原理：包括I/O设备的组织结构、I/O控制方式等。
5、总线的基本原理：包括总线的组织结构、总线的通信协议等。
6、计算机系统的性能设计和评估：包括计算机系统的速度计频、吞吐量、响应时间等性能指标的设计和评估方法。
7、计算机系统的组织结构设计：包括硬件设计、操作系统设计、I/O 接口设计等。
四、教学方法本课程将采用以下几种教学方法：1、理论教学：通过讲解计算机系统的基本原理，帮助学生理解计算机组织的内部工作机制。
2、实验教学：通过实验操作，让学生实际操作计算机硬件，加深对理论知识的理解和掌握。
3、案例分析：通过分析实际计算机系统的组织结构，让学生了解计算机系统的实际应用和设计方法。
计算机网络课程教学大纲
计算机网络课程教学大纲第一部分：引言计算机网络是现代社会不可或缺的一部分，它连接了世界各地的人和机器，促进了信息和资源的共享。
本课程旨在介绍计算机网络的基本概念、原理和技术，培养学生的网络技术和问题解决能力。
第二部分：课程目标本课程的主要目标是使学生掌握以下技能和知识：1. 理解计算机网络的基本概念和原理；2. 掌握网络体系结构和协议的设计与实现；3. 熟悉常见的网络设备和工具，能够进行网络配置和故障排查；4. 理解网络安全的基本原则和技术，能够保护网络免受攻击；5. 培养学生的团队合作和沟通能力，能够在实际项目中应用所学知识。
第三部分：课程内容1. 计算机网络的基本概念- 网络拓扑和组成- OSI参考模型和TCP/IP协议栈- 网络传输介质和信号传输方式2. 网络体系结构与协议- 以太网和局域网技术- 路由器和交换机配置与管理- IP地址分配和子网划分- 网络协议和数据包转发3. 网络配置和故障排查- 网络设备的配置和管理- 网络故障排查和故障处理- 网络监控和性能优化4. 网络安全与防护- 网络安全的基本概念和威胁类型 - 防火墙和入侵检测系统- 加密和身份验证技术- 网络安全事件响应与恢复5. 网络应用与实践- 网络应用开发和分布式系统设计 - 云计算和大数据技术- IoT和物联网应用第四部分：教学方法本课程将采用以下教学方法来促进学生的学习和理解：1. 讲授：教师通过课堂讲解介绍计算机网络的基本概念和原理，并提供实际示例进行说明。
2. 实验：学生将有机会进行计算机网络的相关实验，通过配置和管理网络设备，排查和解决网络故障来加深理解。
3. 课程项目：学生在小组中参与网络项目，应用所学知识解决实际问题，培养团队合作和沟通能力。
4. 讨论和互动：课堂上鼓励学生提问和讨论，与教师和其他同学进行互动，加深对知识的理解和应用。
第五部分：评估方法学生的学习成绩将通过以下评估方法进行评定：1. 平时表现：包括课堂参与、实验报告和课程项目。
本科专业认证《计算机体系结构》教学大纲
《计算机体系结构》教学大纲课程名称：计算机体系结构英文名称：Computer Architecture课程编号：0812000485课程性质：选修学分/学时：2/32。
其中，讲授 32学时，实验 0学时，上机 0学时，实训 0学时。
课程负责人：先修课程：模拟电路，数字电路，计算机组成原理，汇编语言，操作系统，算法与程序设计方法一、课程目标通过本课程的教学，使学生先掌握计算机系统结构的基本概念，以及计算机系统结构的形成和发展过程，再以现代计算机系统结构为主线，掌握计算机系统结构的合成、存储系统结构、流水线结构、多处理机系统、RISC结构、分布计算环境结构及数据流计算机结构等现代计算机的系统结构，并了解软件对计算机系统结构的影响，最后了解现代计算机系统结构的最新发展。
本课程帮助学生了解计算机系统结构的基本概念，基本原理、基本结构、基本分析方法以及近年来的重要进展。
通过本课程的学习，达到以下教学目标：1. 工程知识1.1 掌握必要的计算机体系结构基础理论知识。
1.2 能够应用计算机体系结构理论知识解决复杂工程技术问题。
2. 问题分析2.1 能够理解并恰当表述计算机体系结构的实际问题。
2.2 能够找到合适的解决计算机体系结构实际问题的程序与方法。
2.3 在一定的限制条件下能够合理解决计算机体系结构方面的实际问题。
3．设计/开发解决方案能够运用计算机系统结构基础知识初步进行计算机系统的规划与设计并体现创新意识。
4. 研究4.1能够采用计算机系统结构理论知识进行研究并合理设计实验方案。
4.2具备采集有效数据的能力。
5. 使用现代工具能够正确运用工具与资源对计算机系统的性能提升等问题进行设计与实现。
6. 终身学习6.1具有自觉搜集阅读与整理资料的能力。
6.2了解计算机系统结构的发展前沿。
6.3具有终身学习的意识与能力。
二、课程内容及学时分配如表1所示。
三、教学方法课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。
计算机网络与分布式系统课程教学大纲
计算机网络与分布式系统课程教学大纲课程名称：计算机网络与分布式系统英文名称：Computer Network and Distributed Systems课程编号：x4050571学时数：16其中实验（实训）学时数：0 课外学时数：0学分数：1.0适用专业：网络工程一、课程的性质和任务计算机网络与分布式系统是网络工程专业本科生一门科研促进教学的短学时专业选修课程。
学生通过本门课程的学习，要求掌握分布式系统的基本概念、主要原理和主流分布式系统模型范例，了解当前分布式系统技术的现状和发展趋势。
通过这门课程的教学，使学生对分布式系统的基本概念、有关体系结构、分布式系统设计原理与方法有一定的了解，能理解一些典型的分布式计算系统，为以后从事分布式系统研究与设计打下良好的理论和工程实践的基础。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点（一）计算机网络与分布式系统概述掌握分布计算系统分类和优点，了解计算机网络与分布式系统的新问题，理解分布计算系统与计算机网络系统的区别。
重点：分布计算系统分类和优点难点：分布计算系统与计算机网络系统的区别（二）分布式操作系统了解分布式操作系统的进程通信，掌握分布式系统中的资源管理方式，理解分布式系统死锁的起因和处理策略，了解分布式系统中的故障模型，容错系统。
重点：分布式系统中的资源管理方式难点：分布式系统死锁的起因和处理策略（三）分布式程序设计语言了解分布式程序设计语言和并行性，报文传递和共享数据，理解DCDL中的并行性、语句、通信。
重点：分布式程序设计语言报文传递难点：DCDL中的并行性和通信（四）分布式文件系统掌握分布式文件系统的特点、要求、命名，理解无状态服务和有状态服务，了解文件系统安全性。
重点：分布式文件系统的特点、要求四、课程其他教学环节要求（一）作业通过课外查阅书籍和资料完成布置的大作业。
（二）课外利用业余时间进行课外资料收集和阅读书籍。
五、本课程与其他课程的联系本课程的先修课程是《数据通信与计算机网络》和《操作系统》。
《计算机基础》课程教学大纲
《计算机基础》课程教学大纲一、课程概述《计算机基础》是一门面向非计算机专业学生开设的基础课程，旨在使学生了解计算机的基本概念、原理和应用，掌握计算机的基本操作技能，为后续学习和工作中使用计算机解决问题打下坚实的基础。
二、课程目标1、知识目标（1）了解计算机的发展历程、分类、特点和应用领域。
（2）掌握计算机系统的组成，包括硬件系统和软件系统。
（3）熟悉操作系统的基本概念和常用操作系统的使用方法。
（4）掌握办公软件（如 Word、Excel、PowerPoint）的基本操作。
（5）了解计算机网络的基本概念、组成和应用。
（6）掌握信息安全的基本知识和防范措施。
2、能力目标（1）能够熟练操作计算机进行文件管理、系统设置等基本操作。
（2）能够运用办公软件进行文字处理、数据处理和演示文稿制作。
（3）能够利用网络获取信息、交流沟通和资源共享。
（4）能够具备一定的信息安全意识和防范能力。
3、素质目标（1）培养学生的创新思维和实践能力。
（2）培养学生的自主学习能力和团队合作精神。
（3）提高学生的信息素养和数字化生存能力。
三、课程内容1、计算机基础知识（1）计算机的发展历程、分类、特点和应用领域。
（2）数制与编码，包括二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换。
（3）计算机系统组成，包括硬件系统（中央处理器、存储器、输入输出设备等）和软件系统（系统软件和应用软件）。
2、操作系统（1）操作系统的概念、功能和分类。
（2）Windows 操作系统的基本操作，如桌面管理、文件管理、系统设置等。
3、办公软件（1）Word 文字处理软件，包括文档的创建、编辑、排版、打印等操作。
（2）Excel 电子表格软件，包括表格的创建、数据输入与编辑、公式与函数的应用、图表制作等操作。
（3）PowerPoint 演示文稿软件，包括演示文稿的创建、编辑、动画效果设置、放映等操作。
4、计算机网络（1）计算机网络的概念、组成、分类和拓扑结构。
（2）网络协议和 IP 地址的概念。
大学计算机实践教学大纲(3篇)
第1篇一、教学目标1. 知识目标：- 掌握计算机硬件、软件、网络等基本知识。
- 熟悉操作系统、数据库、编程语言等核心软件的使用。
- 了解计算机科学的基本理论和方法。
2. 技能目标：- 能够熟练操作计算机，进行基本的系统维护和故障排除。
- 具备编写简单程序的能力，能够进行基本的程序调试和优化。
- 能够使用数据库进行数据管理，进行基本的网络应用开发。
3. 素质目标：- 培养学生的团队协作精神和沟通能力。
- 增强学生的创新意识和实践能力。
- 培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德。
二、教学内容1. 计算机基础知识：- 计算机硬件组成与工作原理。
- 操作系统基础（如Windows、Linux）。
- 计算机网络基础（如TCP/IP、网络协议）。
2. 编程语言与软件开发：- C/C++编程基础。
- Java编程基础。
- Python编程基础。
- 软件开发流程与方法。
3. 数据库应用：- 关系型数据库（如MySQL、Oracle）基础。
- 数据库设计方法。
- SQL语言基础。
4. 网络应用开发：- 前端技术（如HTML、CSS、JavaScript）。
- 后端技术（如Java EE、PHP、Python）。
- Web应用开发框架（如Spring、Django）。
5. 综合实践项目：- 学生自主选择项目主题，进行项目设计、开发、测试和维护。
- 项目类型包括但不限于：移动应用开发、Web应用开发、桌面应用开发等。
三、教学方法1. 讲授法：教师系统讲解计算机相关理论知识，使学生建立完整的知识体系。
2. 演示法：教师通过实际操作演示，使学生直观地了解计算机软硬件的使用方法。
3. 实验法：学生在教师的指导下，通过实际操作，巩固所学知识，提高动手能力。
4. 讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的思维能力和表达能力。
5. 案例教学法：通过分析实际案例，使学生了解计算机应用中的问题和解决方案。
6. 项目驱动法：以项目为导向，培养学生的团队协作能力和实践能力。
中职计算机教学大纲(试行)
中职计算机教学大纲(试行)一、课程背景该计算机教学大纲适用于中职计算机专业的教学工作，旨在培养学生的计算机应用能力和技术素养，为他们未来的职业发展打下坚实的基础。
二、教学目标1. 系统掌握计算机硬件组成和基本操作原理；2. 熟悉并能运用常用办公软件完成各类办公任务；3. 掌握计算机网络基础知识和网络安全常识；4. 理解数据库原理和应用，能够进行简单的数据库操作；5. 具备一定的程序设计思维和编程基础，能够编写简单的程序；6. 培养学生的信息素养和科学创新意识，能够利用计算机处理和分析信息。
三、教学内容1. 计算机硬件：主机、显示器、键盘、鼠标等基本设备的了解和使用；2. 操作系统：常见操作系统的特点、安装和使用方法；3. 办公软件：Word、Excel、PowerPoint等办公软件的使用技巧；4. 计算机网络：网络基础知识、网络安全常识和网络应用技术的研究；5. 数据库：数据库概念、常见数据库软件的使用和简单数据库操作；6. 程序设计：基本的编程思想、编程语言和简单程序设计实践；7. 信息素养：信息检索、信息处理和信息安全等方面的培养。
四、教学方法1. 理论讲授：通过课堂讲解，系统地介绍计算机知识；2. 实践操作：利用计算机实验室进行实际操作和练；3. 项目实践：组织学生完成小型项目，锻炼实际应用能力；4. 讨论交流：引导学生进行讨论和交流，促进合作研究。
五、教学评估1. 平时表现：考察学生的实验操作能力、参与度和课堂表现等；2. 作业考核：布置作业并评估学生的完成情况；3. 实践项目：评估学生在实际项目中的表现和成果；4. 学科考试：通过考试检验学生对计算机知识的掌握程度。
六、教学资源1. 教材与参考书：按照教学内容选择教材和参考书籍；2. 实验设备：计算机实验室所需的硬件设备和软件环境；3. 教学软件：提供各类办公软件、数据库软件和编程软件；4. 网络资源：开发和利用互联网资源进行教学。
七、教学安排根据学期的具体安排，合理分配教学内容和教学时间，确保教学进度和教学质量。
大学计算机基础教学大纲
大学计算机基础教学大纲一、课程简介大学计算机基础是面向非计算机专业学生开设的一门公共基础课程，旨在培养学生的计算机应用能力和信息素养，为后续学习和工作中的计算机应用打下坚实的基础。
二、课程目标1、知识目标了解计算机的发展历程、基本组成和工作原理。
掌握操作系统、办公软件、网络基础等方面的基本知识。
2、能力目标能够熟练使用操作系统进行文件管理、系统设置等操作。
熟练运用办公软件进行文字处理、数据处理、演示文稿制作等。
具备一定的网络应用能力，如网络搜索、邮件收发等。
3、素质目标培养学生的创新意识和自主学习能力。
增强学生的信息安全意识和团队协作精神。
三、教学内容1、计算机基础知识计算机的发展、分类及应用领域。
计算机系统的组成，包括硬件系统（中央处理器、存储器、输入输出设备等）和软件系统（系统软件、应用软件）。
数制与编码，如二进制、八进制、十进制、十六进制之间的转换，以及 ASCII 码、汉字编码等。
2、操作系统操作系统的概念、功能和分类。
Windows 操作系统的基本操作，如文件管理、磁盘管理、控制面板的使用等。
3、办公软件Word 文字处理软件，包括文档排版、表格制作、图片插入等。
Excel 电子表格软件，涵盖数据输入与编辑、公式与函数的使用、数据图表的制作等。
PowerPoint 演示文稿软件，如幻灯片的设计、动画效果的设置、演示文稿的放映等。
4、计算机网络基础计算机网络的概念、组成和分类。
网络协议，重点介绍 TCP/IP 协议。
网络连接方式，如有线网络、无线网络的设置。
网络应用，如浏览器的使用、电子邮件的收发、文件的上传与下载等。
5、多媒体技术基础多媒体的概念、类型（音频、视频、图像等）。
多媒体文件的格式及处理软件。
6、信息安全与计算机病毒防治信息安全的概念、重要性及面临的威胁。
计算机病毒的概念、特点及防治方法。
四、教学方法1、课堂讲授通过讲解、演示等方式传授理论知识和操作技能。
2、实践教学安排实验课程，让学生在实际操作中巩固所学知识。
大学计算机课程教学大纲
大学计算机课程教学大纲College Computer课程编号：适用专业：总学分：3学分总学时：64学时其中：讲授32学时；实验32学时课程性质：通修课先修课程：后续课程：程序设计语言教学目的与要求：通过“大学计算机”课程的教学，使学生对计算机的发展、应用形成较具体的认识，建立起计算机应用意识，掌握计算机的基本知识，培养计算思维，具备操作和使用计算机的初步能力。
“大学计算机”是一门理论与实践并重的课程，要求学生既要掌握一些计算机的基本知识，又要具备操作使用计算机的基本技能。
本课程的内容包括以下几个方面：计算机与计算思维概述、数据编码、数据存储、数据结构、算法设计与分析、数据库、软件开发、网络与信息安全等。
（一）理论教学教学内容与学时安排第一章计算机与计算思维概述第一节计算机系统组成一、硬件系统计算机系统通常由硬件系统和软件系统两大部分组成。
现代计算机采用冯若依曼结构，由五大部件组成，其工作原理是存储程序和程序控制。
CPU的构成、性能指标及常见产品。
存储器的功能及其性能指标。
常见的输入输出设备。
常见的I/O接口。
二、软件系统软件的定义及分类。
操作系统的功能及分类。
常见的操作系统。
第二节计算机的应用一、计算机在商业中的应用电子数据交换。
电子商务。
二、计算机在制造业中的应用计算机辅助设计。
计算机辅助制造。
计算机集成制造系统。
三、计算机在交通运输业中的应用计算机辅助设计。
计算机辅助制造。
计算机集成制造系统。
四、计算机在制农业上的应用农情监测。
专家系统。
农业生产实时控制系统。
农产品质量检测。
农业数据库的建立和使用。
五、计算机在医学中的应用医学专家系统。
远程医疗系统。
数字化医疗仪器。
医院监护与健康护理。
医药研究。
第三节计算模式一、高性能计算模式高性能计算机。
超级计算机及我国超级计算中心。
高性能计算的应用领域。
二、分布式计算模式分布式计算。
分布式计算的应用领域。
三、普适计算普适计算。
普适计算的应用领域。
四、网格计算网格计算。
计算机科学与技术专业 本科课程教学大纲
一、课程名称：计算机科学与技术二、课程性质和目的1. 本课程是计算机科学与技术专业的基础课程，旨在为学生提供计算机科学与技术领域的基本理论和实践知识，培养学生的计算机科学与技术分析、设计和应用能力，使其具备扎实的计算机科学与技术基础，为将来的学习和科研打下坚实基础。
2. 通过本课程的学习，学生应该掌握计算机科学与技术领域的基本概念和原理，了解计算机系统的组成和运行原理，掌握常见数据结构和算法的设计和分析方法，熟悉计算机网络和数据库等基本应用技术，具备一定的计算机编程实践能力。
三、教学内容1. 计算机科学与技术概论1.1 计算机科学与技术的发展历程1.2 计算机科学与技术的基本概念和基本原理2. 计算机体系结构2.1 计算机硬件系统组成和功能2.2 计算机指令系统和执行过程3. 数据结构与算法分析3.1 基本数据结构：数组、链表、栈、队列、树、图等3.2 基本算法设计和分析方法4. 操作系统原理4.1 操作系统的基本概念和功能4.2 进程管理、文件管理、内存管理、设备管理等5. 计算机网络与通信5.1 计算机网络的基本概念和体系结构5.2 网络通信协议和技术6. 数据库原理与应用5.1 数据库的基本概念和组成5.2 数据库设计、查询语言和应用四、教学目标1. 掌握计算机科学与技术领域的基本理论和知识，具备扎实的计算机科学与技术基础；2. 具备较强的计算机编程和问题分析解决能力；3. 了解计算机网络和数据库等基本应用技术，具备一定的实践能力。
五、教学方式和方法1. 采用理论与实践相结合的教学方式，注重理论知识与实际应用相结合；2. 采用多种教学方法，如讲授、实验、案例分析、课程设计等；3. 强调实际操作和项目实践，培养学生的实际动手能力。
六、教材和参考书目1. 主教材：《计算机科学与技术导论》；2. 辅助教材：2.1 《计算机体系结构教程》；2.2 《数据结构与算法分析》；2.3 《操作系统原理与实践》；2.4 《计算机网络与通信》；2.5 《数据库原理与应用》。
《计算机科学导论》教学大纲
《计算机科学导论》课程教学大纲课程名称：计算机科学导论课程性质：学科基础课课程类别：必修学分：1 学时：16一、课程教学基本设计（一）教学目标及意义本课程作为学科基础性课程，学生不需要特殊的预备知识，学习时应立足于建立对计算机学科的正确认识，并为今后的深入学习做好铺垫。
作为专业基础课程，注重基础知识的完备性，从计算机发展历史讲起，对计算机分类、软件系统、硬件设备、二进制概念和计算、网络基础、程序设计、计算机文化等均有覆盖，力图帮助学生建立完整的计算机领域视野。
作为工具性课程，课程引导学生了解计算机学科的主要理论，初步掌握一些关键知识和技术。
通过本课程的学习，学生将了解计算机的基本概念及相关知识（包括基本的计算机安全使用知识）；熟悉微型计算机系统的基本组成及各部分的作用；掌握二进制、软件分类、计算机硬件系统结构；建立对网络、Internet的正确认识；了解与程序设计和软件工程相关的基本知识；了解电脑基本操作、办公软件操作、文档设计、软件项目文档设计等动手能力的要点和技巧；掌握Paython语言与数据库知识；了解计算机思维的核心-算法；熟悉计算机操作系统的基础知识和基本概念；熟练掌握数据库的使用方法；了解计算机领域的最新技术。
（二）教学内容及要求教学内容：本课程是计算机专业最基本的基础课程之一，为进一步学习计算机科学与技术各个领域的课程打下基础。
同时，该课程也是信息学科各有关专业的基础课程之一。
课程的主要内容有：1.了解计算机的基本概念及相关知识（包括基本的计算机安全使用知识）。
2.熟悉微型计算机系统的基本组成及各部分的作用。
3.掌握二进制、软件分类、计算机硬件系统结构。
4.建立对网络、Internet的正确认识。
5.了解与程序设计和软件工程相关的基本知识。
6.掌握Paython语言与数据库知识。
7.了解计算机思维的核心-算法。
8.熟悉计算机操作系统的基础知识和基本概念9.熟练掌握数据库的使用方法10.了解计算机行业最新的关键技术以及发展趋势。
计算机操作系统课程教学大纲
《计算机操作系统》课程教学大纲 课程编号 1620034 学分 3.5 总学时 64 理论 54 实验/上机 10 英文课程名 Operating Systems 开课院（系） 信息学院 开课系 计算机系、网络系 修订时间 2006年9月1日
课 程 简 介 “计算机操作系统”是计算机应计算机科学与技术专业学生必修的重要专业基础课，是一门涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程。在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术难于理解。操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。操作系统技术是衡量一个国家计算机技术整体实力和创新能力的关键。本课程主要内容包括：操作系统引论、进程管理、存储器管理、文件系统、设备管理等方面的概念和技术方法等。
课 程 大 纲 一、课程的性质与任务： 操作系统是计算机科学与技术专业的主干课程，它综合了计算机软件和硬件技术，具有很强的系统性，是衡量教学质量和学生专业技能整体水平的重要课程。操作系统技术的掌握与应用决定了一个国家计算机系统软件的研发能力，是培养计算机创新人才的重要途径。学生通过本课程的学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，它是如何组织和运作的，从而在本质上掌握计算机系统的运行机制，为迅速发展我国自己的操作系统，振兴我国信息产业打下坚实基础。 二、课程的目的与基本要求： 本课程的目的 掌握操作系统这一重要系统软件的结构与构造，它的各组成部分的具体工作原理与技术实现方法,各部分之间的相互联系。通过系统的学习，学生站在一定高度掌握计算机系统的软硬件协作关系和整体工作原理，为今后从事专业工作打下坚实基础。 基本要求 1、 掌握理论上的重要概念和重要技术，例如多道程序、并发、分时、进程、进程间通信、虚拟存储器等。 2、 由于本课程难度很高，对于专业技术经验不足的一般学生来讲本课程的内容不容易消化和掌握，加上课内学时有限等因素，建议教学过程中多建设网络视频资源，教师将讲授之内容以网络教学资源的形式提供给学生，一方面便于学生课前预习、课后复习，突破学时限制，另一方面为交互式教学和自主式学习创造条件，而且可以扩大课堂容量。 3、 知识掌握要有层次结构。第一个层次是主流操作系统(类UNIX)的常用命令，第二个层次是学会用系统调用编写C语言应用程序，第三个层次是操作系统原理的掌握。这种层次结构教学方法保证不同层次的学生均有收获和成就感，也体现了由浅入深、由表及里的教学方法的灵活运用。 4、 教学过程避免“重理论、轻实践”的现象，应该紧密结合一个具体操作系统来帮助学生理解深奥的理论与技术。 三、面向专业 计算机科学与技术、信息管理与信息系统 四、先修课程 计算机组成原理、汇编语言、C语言程序设计、数据结构。 五、本课程与其它课程的联系 操作系统是一门综合性较强的课程，需要学生有一定的计算机硬件基础知识，而操作系统本身是一个大型的系统软件，它的功能是通过定义数据结构和程序描述来实现的。为此，学习本课程之前学生应具备计算机组成、汇编语言、C语言程序设计、数据结构等方面的知识。 操作系统又是其它许多后续课程如计算机网络、编译原理、软件体系结构等的先行课程，它为进一步学习后续课程打下基础。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业： 第一章 引言(INTRODUCTION)，(理论2学时，实验2学时) §1.1什么是操作系统(WHAT IS AN OPERATING SYSTEM?) 从功能扩展机和资源管理器两个角度掌握操作系统的概念(Extended Machine & Resource Manager) 作业： 1. What are the two main functions of an operating system? 2. What is the difference between kernel mode and user mode? Why is the difference important to an operating system? §1.2 操作系统历史(HISTORY OF OPERATING SYSTEMS) 结合硬件发展了解操作系统的由来，通过现有的操作系统产品重点掌握分时系统和多任务系统的概念。 作业： 1. What is multiprogramming? 2. What is spooling? Do you think that advanced personal computers will have spooling as a standard feature in the future? §1.3 操作系统中的重要概念(OPERATING SYSTEM CONCEPTS) 结合实际抽象出并理解进程、文件、shell等概念。(Processes, Files, and Shell) 作业： 1. Write a shell that is similar to Fig. 1-10 but contains enough code that it actually works so you can test it. You might also add some features such as redirection of input and output, pipes, and background jobs. §1.4 系统调用(SYSTEM CALLS) 通过演示UNIX下的带有系统调用的C语言程序，使学生理解操作系统中各种主要的系统调用功能和使用方法。 作业： 1. Write a program (or series of programs) to test all the MINIX 3 system calls. For each call, try various sets of parameters, including some incorrect ones, to see if they are detected. §1.5 操作系统结构(OPERATING SYSTEM STRUCTURE) 一般了解单一结构、分层结构、虚拟机操作系统，理解微内核操作系统结构。 作业： 1. Examine the difference between a micro-kernel system and a monolithic system 第二章 进程(PROCESSES), (理论16学时，实验2学时) §2.1 进程引言(INTRODUCTION TO PROCESSES)，1学时 掌握进程模型，理解进程实现，了解线程 作业： 1. Why is multiprogramming central to the operation of a modern operating system? 2. What are the three main states that a process can be in? Describe the meaning of each one briefly. §2.2 进程间通信(INTERPROCESS COMMUNICATION)，2学时 理解竞争条件、临界区、临界资源以及信号量的概念，掌握用信号量解决进程同步与互斥的方法 作业： 1. Does the busy waiting solution using the turn variable work when the two processes are running on a shared-memory multiprocessor, that is, two CPUs, sharing a common memory? 2. Consider a computer that does not have a TEST AND SET LOCK instruction but does have an instruction to swap the contents of a register and a memory word in a single indivisible action. Can that be used to write a routine enter_region such as the one found in Fig. 2-12? 3. Give a sketch of how an operating system that can disable interrupts could implement semaphores. 4. Show how counting semaphores (i.e., semaphores that can hold an arbitrarily large value) can be implemented using only binary semaphores and ordinary machine instructions. 5. In a situation with a high-priority process, H, and a low-priority process, L, was described, which led to H looping forever. Does the same problem occur if round-robin scheduling is used instead of priority scheduling? Discuss. §2.3 经典进程同步问题(CLASSICAL IPC PROBLEMS)，1学时 掌握进餐的哲学家问题，了解读者-写者和理发师问题 作业： 1. In the solution to the dining philosophers problem (Fig. 2-20), why is the state variable set to HUNGRY in the procedure take_forks? 2. Consider the procedure put_forks in Fig. 2-20. Suppose that the variable state[i] was set to THINKING after the two calls to test, rather than before. How would this change affect the solution for the case of 3 philosophers? For 100 philosophers? 3. The readers and writers problem can be formulated in several ways with regard to which category of processes can be started when. Carefully describe three different variations of the problem, each one favoring (or not favoring) some category of processes. For each variation, specify what happens when a reader or a writer becomes ready to access the data base, and what happens when a process is finished using the data base. §2.4 进程调度(SCHEDULING)，1学时 掌握轮转和多级队列调度算法 作业： 1. Round- robin schedulers normally maintain a list of all runnable processes, with each process occurring exactly once in the list. What would happen if a process occurred twice in the list? Can you think of any reason for allowing this? 2. Five batch jobs A through E, arrive at a computer center at almost the same time. They have estimated running times of 10, 6, 2, 4, and 8 minutes. Their (externally determined) priorities are 3, 5, 2, 1, and 4, respectively, with 5 being the highest priority. For each of the following scheduling algorithms, determine the mean process turnaround time. Ignore process switching overhead.(a) Round robin.(b) Priority scheduling.(c) First-come, first-served (run in order 10, 6, 2, 4, 8).(d) Shortest job first. For (a), assume that the system is multiprogrammed, and that each job gets its fair share of the CPU. For (b) through (d) assume that only one job at a time runs, until it finishes. All jobs are completely CPU bound. §2.5 MINIX中进程的实现(IMPLEMENTATION OF PROCESSES)，11学时 了解源代码的组织和头文件(1学时)；掌握MINIX引导和系统初始化(1学时)，MINIX的中断处理、进程间通信和调度(4学时)，硬件相关的内核支持(1学时) 作业： 1. During execution, MINIX maintains a variable proc_ptr that points to the process table entry for the current process. Why?
计算机系统综合设计教学大纲
计算机系统综合设计教学大纲课程概述为了应对美国队中国科技的无端打压，国家提出要研发自主可控的核心技术，从计算机角度来说，就是要打造具有自主可控技术的CPU和基础生态环境。
《计算机系统综合设计》顺应这一战略发展需要，在计算机专业本科阶段进行一次综合性的设计实践。
本课程的内容分为两大部分，第一部分（第1章~第16章），完成31条指令的单周期MIPS处理器Minisys-1的设计与实现，该部分适合学完“数字逻辑电路”和“计算机组成原理”的本科生进行综合性的课程设计。
该部分建议1~2人为一组完成课程设计。
第二部分（17章及以后），重点是完成多周期CPU、以流水型57条指令的MIPS处理器为核心的片上系统Minisys-1A SoC的设计和实现，同时兼顾配套汇编器和轻量级编译器的设计。
该部分建议2~4人为一组完成课程设计。
课程的总体目标是培养学生的系统认识能力、系统分析能力和系统设计能力、加强学生实践技能的培养，创新能力和团队合作能力的提高。
学生通过本课程的完整学习和实践，无论在理论上还是实践上，在硬件上还是软件上，在系统角度还是应用角度都会得到锻炼，同时也能初步领悟到建立软件基础生态环境的必要性。
本课程是一个实践性很强的课程，在课程中除了讲解设计的理论基础和设计上应该注意的问题，留有很多的实验给大家。
本课程的实验可分为设计实验和跟做实验。
大家只有在学习课程内容、查找相关资料的基础上，认真完成这些设计实验，并认真跟着课程视频完成跟做实验，才能真正得到锻炼，完成课程的要求。
本课程会提供三个附加章节，共选择本课程作为网络课程的学校作为课程思政素材。
授课目标通过设计实验、跟做实验，完成单周期Minisys-1CPU的实现，有实验板的情况下要求能下载到指定的实验板上运行。
没有实验板的，要能做到仿真正确。
课程过程中会有一些作业，希望大家能够认真完成，平时作业会作为考核成绩的一部分。
01-学会Vivado1.1 学会VIVADO-01-自制一个八进制计数器IP核1.2 学会VIVADO-02-创建跑马灯项目1.3 学会VIVADO-03-学会仿真、综合、实现和下载02-计算机系统综合设计概述2.1 计算机系统综合设计概述（1）2.2 计算机系统综合设计概述（2）03-Minisys-1的寄存器和指令系统3.1 Minisys-1的寄存器和指令系统(1)3.2 Minisys-1的寄存器和指令系统(2)04-Minisys-1Minisys-1的典型指令详解4.1 Minisys-1Minisys-1的典型指令详解（1）4.2 Minisys-1Minisys-1的典型指令详解（2）05-Minisys-1单周期CPU的数据通路设计（上）5.1 Minisys-1单周期CPU的数据通路设计（上）（1）5.2 Minisys-1单周期CPU的数据通路设计（上）（2）06-Minisys-1单周期CPU的数据通路设计（下）6.1 Minisys-1单周期CPU的数据通路设计（下）（1）6.2 Minisys-1单周期CPU的数据通路设计（下）（2）07-Minisys-1单周期CPU控制器的设计7.1 Minisys-1单周期CPU控制器的设计(1)7.2 Minisys-1单周期CPU控制器的设计(2)控制器的设计仿真时序08-Minisys-1单周期CPU时钟的设计8.1 Minisys-1单周期CPU时钟的设计时钟的仿真时序09-Minisys-1单周期CPU取指模块的设计9.1 -Minisys-1单周期CPU取指模块的设计（1）9.2 -Minisys-1单周期CPU取指模块的设计（2）提交设计的取指单元仿真的时序图10-Minisys-1单周期CPU译码模块的设计10.1 Minisys-1单周期CPU译码模块的设计（1）10.2 Minisys-1单周期CPU译码模块的设计（2）提交设计的译码单元仿真的时序图11-Minisys-1单周期CPU执行模块的设计11.1 Minisys-1单周期CPU执行模块的设计（1）11.2 Minisys-1单周期CPU执行模块的设计（2）提交设计的执行单元仿真时序图12-Minisys-1单周期CPU存储模块的设计12.1 Minisys-1单周期CPU存储模块的设计提交设计的存储单元仿真时序图13-Minisys-1单周期CPU简单接口的设计13.1 Minisys-1单周期CPU简单接口的设计（1）13.2 Minisys-1单周期CPU简单接口的设计（2）14-Minisys-1单周期CPU的顶层封装实现与下载14.1 Minisys-1单周期CPU的顶层封装实现与下载（1）14.2 Minisys-1单周期CPU的顶层封装实现与下载（2）提交设计的单周期CPU仿真时序图15-Minisys-1汇编语言15.1 Minisys-1汇编语言16-Minisys-1汇编语言程序设计16.1 Minisys-1汇编语言程序设计（1）16.2 Minisys-1汇编语言程序设计（2）16.3 Minisys-1汇编语言程序设计（3）17. 为CPU增加串口下载软件的功能17.1 为CPU增加串口下载软件的功能（上）17.2 为CPU增加串口下载软件的功能（下）18. 多周期CPU的设计18.1 多周期CPU的设计（上）18.2多周期CPU的设计（下）19. Minisys-1A SOC设计概述19.1 Minisys-1A SOC设计概述20. Minisys-1A寄存器与指令系统20.1 Minisys-1A寄存器与指令系统（上）20.2 Minisys-1A寄存器与指令系统（下）21. Minisys-1ACPU设计要点21.1 Minisys-1ACPU设计要点（1）21.2 Minisys-1ACPU设计要点（2）（上）21.3 Minisys-1ACPU设计要点（2）（下）21.4 Minisys-1ACPU设计要点（3）22. Minisys-1A接口设计22.1 Minisys-1A接口设计（1）（上）22.2 Minisys-1A接口设计（2）（上）22.3 Minisys-1A接口设计（1）（下）22.4 Minisys-1A接口设计（2）（下）23. MiniC编译器设计背景23.1 MiniC编译器设计背景24. MiniC简介24.1 MiniC简介25. 编译器总体框架与词法分析程序设计思路25.1 编译器总体框架与词法分析程序设计思路26. 语法分析程序设计思路26.1 语法分析程序设计思路27. 中间代码生成与优化及汇编代码生成设计思路27.1 中间代码生成与优化及汇编代码生成设计思路28. MiniC编译器总体框架设计28.1 MiniC编译器总体框架设计29. SeuLex框架设计与Lex简介29.1 SeuLex框架设计与Lex简介30. SeuLex数据结构设计30.1 SeuLex数据结构设计31. SeuLex算法设计31.1 SeuLex算法设计32. SeuLex相关实验项目32.1 SeuLex相关实验项目33. SeuYacc框架设计与Yacc简介33.1 SeuYacc框架设计与Yacc简介34. SeuYacc数据结构设计34.1 SeuYacc数据结构设计35. SeuYacc算法设计35.1 SeuYacc算法设计36. SeuYacc相关实验项目36.1 SeuYacc相关实验项目37. 中间代码生成技术37.1 中间代码生成技术38. 符号表与目标代码生成38.1 符号表与目标代码生成附加A. 中国计算机的发展史A1. 中国计算机的发展史（上）A2. 中国计算机的发展史（下）附加B. 我的中国“芯”B1. 我的中国“芯”（上）B2. 我的中国“芯”（下）附加C. 嵌入式系统发展趋势与思考C1. 嵌入式系统发展趋势与思考预备知识该课程的第一部分（第1章~第16章）先修课为《数字逻辑电路》（含Verilog HDL 语言）、《计算机组成原理》，第二部分还需要的先修课是《微机系统与接口技术》、《嵌入式系统原理与应用》、《C++程序设计》、《编译原理》。
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《计算机系统结构》教学大纲 （ 参考学时：约48学时 ）
1. 课程的性质、目的和意义 计算机系统结构是计算机科学与技术专业（本科）必修的一门专业技术课。计算机系统结构是计算学科的重要分支之一。计算机的发展历史说明，计算机性能的不断提高主要依靠器件的变革和系统结构的改进。今天，在器件潜力几乎达到极限的情况下，计算机系统结构的改进尤为重要。 本课程是从外部来研究计算机系统, 即使用者所看到的物理计算机的抽象;编写出能够在机器上正确运行的程序所必须了解到的计算机的属性;软硬件功能分配及分界面的确定。 通过本课程的学习，使学生建立计算机系统的完整概念;掌握计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本分析方法，为学生熟悉现代计算机系统特别是微型计算机系统的开发、应用和发展打下良好的基础。本课程应该注重培养学生对系统结构的分析能力，掌握系统结构设计的基本原则。即如何最合理地利用新器件，最大限度地发挥其潜力，设计并构成综合性能指标最佳的计算机系统。 本课程为计算机专业（本科）高年级课程，需要综合几乎所有计算机专业基础和相关的前继专业课程知识。主要有：计算机组成原理、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、数据结构、操作系统、编译原理等课程。本课程的新内容为超标量处理机、超流水线处理机、向量处理机、并行处理机、线程级并行、多核处理器、多处理器系统及其并行计算等。
1. 教学内容 本课程知识结构图如图1所示。 第一部分 计算机系统结构的基础 1. 教学内容 2. 计算机的发展及其分类； 3. 计算机系统多级层次结构和计算机系统结构的基本概念； 4. 计算机系统设计的评价标准和定量原理； 5. 软件、器件、应用对计算机系统结构的影响； 6. 计算机系统的分类。
2．教学基本要求 1. 熟练掌握内容: 计算机系统层次结构，计算机系统结构定义，计算机组成定义，计算机实现定义，系统结构、组成与实现的三者关系，透明性，计算机系统设计的定量分析原理（Amdahl定律，CPU性能公式，并行性原理，局部性原理），MIPS定义，MFLOPS定义。 2. 掌握内容: 弗林分类法，冯·诺依曼计算机特征，计算机系统结构的演变，软件、器件、应用对计算机系统结构的影响，模拟与仿真。 3. 了解内容: 计算机系统结构的发展，计算机的分类，计算机系统设计的主要方法。
3．重点和难点 重点：
1. 计算机系统结构，计算机组成和计算机实现是三个不同的概念； 2. 计算机系统设计的定量分析原理（Amdahl定律，CPU性能公式，并行性原理，局部性原理）； 3. 系统结构的评价标准； 4. 计算机系统结构的分类。
难点： 1. 计算机系统设计的定量分析原理。 第二部分 计算机指令系统 1. 教学内容
1. 数据类型； 2. 寻址技术； 3. 指令系统的设计； 4. 指令系统的改进。
2．教学基本要求 1. 熟练掌握内容：数据表示和数据结构，自定义数据表示，大端存储和小端存储，寻址方式，指令格式的优化（Huffman编码法、扩展编码法），RISC的定义与特点,减少指令平均执行周期数方法。 2. 掌握内容：引入数据表示的原则，编址方式，程序装入与定位方式，指令功能的设计，CISC指令系统。 3. 了解内容：浮点数据表示，其它数据表示，指令系统的优化发展方向。
3．重点和难点 重点：
1. 指令系统是计算机系统中软件与硬件的接口； 2. 数据表示； 3. 寻址方式； 4. 指令格式的优化设计； 5. 指令系统的功能设计； 6. 复杂指令系统计算机； 7. 精简指令系统计算机； 8. CPI。
难点： 1. 指令格式的优化； 2. 程序装入与定位方式。
第三部分 存储系统 1. 教学内容
1. 存储系统及原理； 2. 虚拟存储器； 3. 高速缓冲存储器（Cache）； 4. 三级存储系统； 5. 并行存储器； 6. RAID系统； 7. 存储域网络（SAN）。
2．教学基本要求 1. 熟练掌握内容: 存储系统的定义,存储系统的性能参数, 存储器访问局部性的概念；存储层次结构中的命中率概念及计算。Cache 存储器工作原理,虚拟存储器工作原理，地址映象与变换方法, 替换算法。 2. 掌握内容: Cache的一致性及性能分析，存储器的频带平衡，提高主存命中率的方法，替换算法实现，低位交叉访问存储器，高位交叉访问存储器。
了解内容: 11种先进的Cache性能优化方法，三级存储系统，RAID系统，存储域网络（SAN）。 3．重点和难点 重点：
1. 提高存储器性能的主要方法有层次存储器、并行存储器； 2. 存储系统的主要性能参数； 3. 块/页的定位问题，替换问题，一致性问题。 难点： 1. 块/页的定位问题，替换问题，一致性问题。 第四部分 输入输出系统 1. 教学内容
1. 输入输出系统的特点； 2. 基本的输入输出方式； 3. 输入输出总线； 4. I/O处理机。
2．教学基本要求 1. 熟练掌握内容：基本的输入输出方式，通道处理机原理。 2. 掌握内容：输入输出系统的特点，I/O性能评价。 3. 了解内容：输入输出总线的设计，通道流量的计算，外围处理机。
3．重点和难点 重点：
1. 输入输出系统,输入输出系统的异步性、实时性和设备无关性； 2. 程序控制输入输出方式、直接存储器访问方式（DMA）和中断输入输出方式； 3. 字节多路通道、选择通道和数组多路通道； 4. 外围处理机。
难点： 1. 通道流量的计算 第五部分 流水线技术与向量处理技术 1. 教学内容
1. 流水线基础； 2. 流水线技术； 3. 流水线的相关性分析及处理； 4. 向量的流水处理与向量流水处理机。
2．教学基本要求 1. 熟练掌握内容：流水线工作原理，时空图，线性流水线，输入任务连续情况下单功能线性流水线的吞吐率、加速比和效率。向量处理的基本概念。 2. 掌握内容：指令的重叠执行，RISC对流水线技术的支持，先行控制技术，输入任务不连续情况下单功能、线性流水线的性能分析，向量流水处理机的链接技术。 3. 了解内容：非线性流水线的调度，流水线的相关性分析及处理，流水线的分类，提高向量流水处理机性能的其他技术。 3．重点和难点 重点：
1. 先行控制技术（look-ahead）； 2. 流水线的原理、特点及其分类； 3. 流水线的性能分析。
难点： 1. 流水线的性能分析 第六部分 并行处理机 1. 教学内容
1. 阵列处理机； 2. 阵列机中并行存储器的无冲突访问； 3. 相联处理机； 4. 脉动阵列机； 5. 互连网络； 6. 超标量流水线和超流水线； 7. 超长指令字处理机。
2．教学基本要求 1. 熟练掌握内容：SIMD计算机的基本概念和模型，阵列处理机基本结构, 阵列处理机的特点；互连网络的概念，超标量、超流水线、超长指令字处理的基本原理。 2. 掌握内容: 超标量处理机性能分析，超流水线处理机性能分析，超流水线超标量处理机性能分析。静态互联网络的特性和拓扑结构, 动态互联网络的置换函数。 3. 了解内容：阵列机中并行存储器的无冲突访问，脉动阵列机，相联处理机，多级互联网络，互联网络的通信问题。
3．重点和难点 重点
1. SIMD计算机模型； 2. 阵列处理机基本结构； 3. 互连网络的特性:结点度，距离，网络直径，网络规模，带宽总和，对分宽度；静态互联网络的拓扑结构； 4. 动态互连网络的置换函数，网络的传输性能特性； 5. 超标量处理机性能分析，超流水线处理机性能分析，超流水线超标量处理机性能分析。
难点 1. 动态互连网络的置换函数，网络的传输性能特性； 第七部分 PC计算机的系统结构 1. 教学内容 1. PC计算机的发展回顾； 2. Intel Core微架构； 3. AMD 64处理器架构； 4. 主板芯片组； 5. 未来PC处理器的发展方向。
2．教学基本要求 1. 熟练掌握内容：影响PC处理器发展的两个重大事件，Intel Core微架构的特点，AMD 64处理器架构的特点，主板芯片组的概念。 2. 掌握内容：PC计算机的四代发展，未来PC处理器的发展方向。 3. 了解内容：前端总线FSB。
3．重点和难点 重点
1. 影响PC处理器发展的两个重大事件分析； 2. Intel Core微架构的分析； 3. AMD 64处理器架构的分析； 4. 主板芯片组的功能； 5. 未来PC处理器的发展方向。
难点 1. Intel Core微架构的分析； 第八部分 多处理机系统 1. 教学内容
1. 指令级并行性的限制和超线程技术； 2. 多处理器构成的系统结构； 3. 多处理器的Cache一致性； 4. 多处理器系统的同步机制； 5. 集群系统； 6. 多处理器系统的程序并行性； 7. 曙光5000超级计算机。
2．教学基本要求 1. 熟练掌握内容： MIMD计算机的基本结构（共享存储多处理机, 分布存储多处理机）, Cache一致性，集群系统及其特点。 2. 掌握内容：指令级并行性的限制，限制单处理器发展的其它主要因素，超线程技术，多核处理器结构，对称式共享存储器系统和多处理器的Cache一致性，分布式共享存储器系统和基于目录的Cache一致性，多处理器系统的同步机制概念，集群系统的关键技术，多处理器系统的程序并行性挖掘。 3. 了解内容：多处理器并行处理定量分析和所遇到的问题，多处理器系统的同步机制处理，支持并行程序的软件工具，曙光5000超级计算机。