《計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)(下)》課程簡介與教學大綱

PAGEPAGE6《計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)(下)》課程簡介課程編號：07024019課程名稱：計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)(下)/IntroductiontoComputerSystems學分:3.5學時：56（課內(nèi)實驗(踐)：16上機：課外實踐：）適用專業(yè)：軟件工程建議修讀學期：5開課單位：軟件工程先修課程：C語言程序設(shè)計1、2計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)(上)考核方式與成績評定標準：閉卷平時成績30%期末70%教材與主要參考書目：(1)計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)（第1版）袁春風機械工業(yè)出版社2014(2)深入理解計算機系統(tǒng)(原書第3版)蘭德爾?E.布萊恩特(RandalE?Bryant)(作者),等(作者),龔奕利(譯者),賀蓮譯(譯者)機械工業(yè)出版社2016主要參考書目：(1)TheLinuxProgrammingInterface,MichaelKerrisk.NoStarchPress,2010.內(nèi)容概述：中文：(控制在300字以內(nèi)，包括教學內(nèi)容簡述及課程實現(xiàn)目標)本課程是軟件工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，從程序員的角度，基于intelX86的硬件平臺和Linux，介紹與計算機系統(tǒng)相關(guān)的核心概念，解釋這些概念如何相互關(guān)聯(lián)并最終影響程序執(zhí)行的結(jié)果和性能?？梢允钩绦騿T明確程序的執(zhí)行是如何實現(xiàn)的，并理解與執(zhí)行密切相關(guān)的層次存儲結(jié)構(gòu)、異常處理和IO操作。主要內(nèi)容包括：CPU和數(shù)據(jù)通路的原理，流水線指令執(zhí)行、存儲器層次結(jié)構(gòu)、異?？刂屏鳌/O操作的實現(xiàn)等。課程實現(xiàn)目標包括：畢業(yè)要求3.1理解計算機硬件系統(tǒng)的基本架構(gòu)與工作原理。體現(xiàn)在理解CPU、數(shù)據(jù)通路、流水線方式指令執(zhí)行；掌握各種不同層次存儲器的結(jié)構(gòu)與性能特點；理解I/O硬件與軟件的接口；畢業(yè)要求3.2理解計算機軟件系統(tǒng)的基本架構(gòu)與工作原理。體現(xiàn)掌握cache的原理、一致性以及替換算法，并能結(jié)合cache策略分析程序性能；理解進程、異常以及中斷，并掌握Linux下signal信號處理系統(tǒng)調(diào)用的使用；在系統(tǒng)內(nèi)核的層次上理解I/O中斷的實現(xiàn)原理，并掌握用戶級I/O函數(shù)的應(yīng)用，同時知道它們與系統(tǒng)級I/O函數(shù)的區(qū)別。英文：Thiscourseisarequiredcourseforstudentsofthespecialityofsoftwareengineering.Itmainlyintroducestheprinciplesofcomputersystems(hardwareandsoftware),intheperspectiveofprogrammersandbasedonLinuxX86platform,andhowtheseconceptsareinvolvedintotheexecutionofprograms.Finally,studentscancomprehendhowtheprogramsareexecutedbyCPUanddata-path,towhichtheconceptscloselyrelativesuchaslayeredstoragesystem,exceptionandinterruption.Thematerialsinvolvedinthiscourseincludes:theprinciplesofCPU,datapathandpipeline;thehierarchicalstoragesystemandvirtualmemory;exceptionprocessingandtheimplementofI/O. Theimplementingobjectsofthiscoursearethefollowing. Graduaterequirement3.1:Graduatesshouldcomprehendthefundamentalarchitectureandtheworkingprinciplesofcomputerhardwaresystems.Itisembodiedinthatcomprehendingtheworkingprinciplesofexecutingprogramsincomputersystems,thestructuralandperformancecharacteristicsofdifferentlayerinstoragesystems,andI/Ointerfacesbetweensoftwareandhardware.; Graduaterequirement3.2:Graduatesshouldcomprehendthearchitectureandworkingprinciplesofsoftwaresystems.Itisembodiedinthatgraduatescancomprehendtheprinciplesofcache,theconsistenceandthereplacementpolicy,asaresult,theycananalyzetheperformanceofaprogramcombinedwithcertaincachepolicy.Andtheycancomprehendprocess,exceptionandinterruptioninLinuxenvironment,andknowhowtousesignalsystemcallstodealwithasynchronizedeventswhencoding.ItisalsoembodiedinthattheycancomprehendI/Ooperationinthekernellevel,andunderstandthedifferencebetweensystemI/OandlibraryI/Ofunctions. 《計算機網(wǎng)絡(luò)》教學大綱課程名稱課程編號學分/學時建議開課學期計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)(下)070240193.5/5645先修課程后續(xù)課程開課單位適用專業(yè)C語言程序設(shè)計1、2計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)(上)操作系統(tǒng)編譯原理軟件工程軟件工程一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)（說明課程在人才培養(yǎng)過程中的地位及作用，概括本課程的指導(dǎo)思想，提出本課程的任務(wù)。包括對學生分析、解決問題的能力，實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等。）本課程是軟件工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，從程序員的角度，基于intelX86的硬件平臺和Linux，介紹與計算機系統(tǒng)相關(guān)的核心概念，解釋這些概念如何相互關(guān)聯(lián)并最終影響程序執(zhí)行的結(jié)果和性能?？梢允钩绦騿T明確程序的執(zhí)行是如何實現(xiàn)的，并理解與執(zhí)行密切相關(guān)的層次存儲結(jié)構(gòu)、異常處理和IO操作。主要內(nèi)容包括：CPU和數(shù)據(jù)通路的原理，流水線指令執(zhí)行、存儲器層次結(jié)構(gòu)、異?？刂屏鳌/O操作的實現(xiàn)等。本課程是軟件工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，從程序員的角度，基于intelX86的硬件平臺和Linux，介紹與計算機系統(tǒng)相關(guān)的核心概念，解釋這些概念如何相互關(guān)聯(lián)并最終影響程序執(zhí)行的結(jié)果和性能?？梢允钩绦騿T明確程序的執(zhí)行是如何實現(xiàn)的，并理解與執(zhí)行密切相關(guān)的層次存儲結(jié)構(gòu)、異常處理和IO操作。主要內(nèi)容包括：CPU和數(shù)據(jù)通路的原理，流水線指令執(zhí)行、存儲器層次結(jié)構(gòu)、異常控制流、I/O操作的實現(xiàn)等。課程實現(xiàn)目標包括：畢業(yè)要求3.1理解計算機硬件系統(tǒng)的基本架構(gòu)與工作原理。體現(xiàn)在理解CPU、數(shù)據(jù)通路、流水線方式指令執(zhí)行；掌握各種不同層次存儲器的結(jié)構(gòu)與性能特點；理解I/O硬件與軟件的接口；畢業(yè)要求3.2理解計算機軟件系統(tǒng)的基本架構(gòu)與工作原理。體現(xiàn)掌握cache的原理、一致性以及替換算法，并能結(jié)合cache策略分析程序性能；理解進程、異常以及中斷，并掌握Linux下signal信號處理系統(tǒng)調(diào)用的使用；在系統(tǒng)內(nèi)核的層次上理解I/O中斷的實現(xiàn)原理，并掌握用戶級I/O函數(shù)的應(yīng)用，同時知道它們與系統(tǒng)級I/O函數(shù)的區(qū)別。本課程目標為課程教學和課程實驗兩部分。1．課程教學活動對學生能力培養(yǎng)的安排本課程的目的是使學生深入理解計算機硬件和軟件系統(tǒng)對程序和數(shù)據(jù)的執(zhí)行的影響，并使他們能結(jié)合緩存策略、存儲系統(tǒng)、異?？刂屏骱虸/O的關(guān)系分析程序的具體執(zhí)行。2．課程實驗對學生能力培養(yǎng)的安排通過實驗環(huán)節(jié)，讓學生分析緩存策略對程序行為的影響；讓學生自己實現(xiàn)內(nèi)存分配函數(shù)malloc，free和realloc，理解數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的布局和組織，培養(yǎng)學生的編程能力和設(shè)計能力。二、教學內(nèi)容及學時分配（按章節(jié)列出內(nèi)容要求學時等，實驗上機項目要列在課程內(nèi)容一欄）課程名稱總學時數(shù)為多少學時，其中理論教學為多少學時，實驗教學為多少學時；課程教學共有多少章，具體內(nèi)容及學時安排等如下表所示：課程內(nèi)容教學要求重點（☆）難點（△）學時安排實驗學時上機學時備注(指標)程序的執(zhí)行A☆Δ83.1層次結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)A☆Δ163.13.2異?？刂屏鰽☆Δ103.2IO操作的實現(xiàn)A☆63.2cache模擬63.13.2內(nèi)存分配函數(shù)實現(xiàn)63.2進程與信號43.2（教學基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建議實驗（上機）項目及學時分配本課程安排3次實驗：1.cache模擬實驗2.內(nèi)存分配函數(shù)實現(xiàn)3.進程與信號共16學時。四、教學方法與教學手段課程教學以課堂講授、案例代碼分析為主，結(jié)合實驗、作業(yè)等共同實施。鑒于課改需要，本課程參考多本國內(nèi)外著名教材。五、考核方式與成績評定標準課程考核成績采用平時成績+期終考試成績相結(jié)合的方式，平時成績占課程考核成績的30%，平時成績考核采用課堂提問、作業(yè)、實驗相結(jié)合的方式；期終考試成績占課程考核成績的70%，期終考試試卷對應(yīng)該課程支撐畢業(yè)要求指標點的情況如下表所示：課程支撐畢業(yè)要求指標點在試卷中的相應(yīng)分數(shù)指標點3.135指標點3.26