《计算机组成与结构》课程教学大纲
（信息安全专业适用，72学时、4学分，2004年4月修订）
一、课程性质、目的与任务
本课程是信息安全专业的一门专业必修课。它包括了《计算机组成》和《计算机系统结构》的部分内容。计算机系统结构研究的是计算机系统的硬件、软件的功能分配，确定传统机器级的软、硬件界面以及如何最佳、最合理地实现分配给硬件的功能。计算机组成研究的是计算机系统结构的逻辑实现。
通过本课程的教学，将使学生比较全面地掌握计算机的基本概念、基本原理、基本结构、基本设计与分析方法，了解计算机组成与系统结构方面的最新进展和发展趋势，为今后从事计算机系统硬件、软件的研究与开发及应用打下良好的基础。
二、课程基本要求
1.掌握计算机系统结构的基本概念；
2.掌握机器的数据表示（包括数制、浮点数表示、编码等）；
3.重点掌握运算方法和运算部件（包括二进制乘法运算、除法运算、浮点运算等）；
4.掌握差错控制码的原理（包括奇偶校验码、海明码、循环冗余校验码等）；
5.重点掌握指令系统设计与优化的原理和方法（包括指令格式、寻址方式、指令类型、典型实例等）；
6.重点掌握中央处理单元（CPU）的结构和工作原理（包括微程序控制器、硬布线控制器、数据通路等）；
7.重点掌握流水线结构的基本原理（包括相关处理技术、典型微处理机实例等）；
8.重点掌握存储系统的构成原理及性能分析方法（包括存储器的层次结构模型、基本存储部件、主存储器、高速缓冲存储器等）；
9.掌握辅助存储器的工作原理（包括硬磁盘存储器、廉价冗余磁盘阵列（RAID）等）；
10.重点掌握输入输出系统的原理（包括程序控制方式、中断、DMA、通道和输入输出处理机等）；
11.掌握多处理机和机群系统的基本原理（包括多处理机结构、同步、互连网络等）；
12.了解计算机系统性能评价方法（包括解析法、基准程序法等）。
三、课程教学基本内容
（一）计算机系统结构的基本概念
1．计算机系统结构（包括多级层次结构模型、计算机系统结构的定义、与计算机组成和计算机实现之间的关系）；
2．计算机系统设计技术（包括量化设计原理、主要设计方法等）；
3．计算机系统性能评价（含基准程序评价方法）；
4．影响计算机系统结构发展的主要因素；
5．计算机系统结构中并行性的发展；
6．计算机系统的分类。
（二）数据表示
1．数据表示（包括自定义数据表示）；
2．数制；
3．码制（包括原码、反码、补码等）。
（三）运算方法与运算部件
1．二进制乘法运算；
2．二进制除法运算；
3．二进制浮点运算；
4．算术逻辑单元（ALU）。
（四）差错控制码
1．奇偶校验码；
2．AN码；
3．余数码；
4．海明码；
5．循环冗余校验码。
（五）指令系统
1．指令格式；
2．寻址方式；
3．指令类型；
4．指令系统实例（包括IBM大型机指令系统、Intel80X86指令系统、SPARC指令系统、MIPS指令系统等）；
5．指令格式设计与优化（包括操作码格式优化、地址码格式优化）；
6．指令功能设计（包括CISC指令系统设计、RISC指令系统的概念与设计技术）。
（六）中央处理单元（CPU）
1．CPU的结构；
2．微程序控制器；
3．硬布线控制器；
4．数据通路。
（七）流水线处理结构
1．流水线处理结构基础；
2．流水线结构的相关问题（包括结构相关、数据相关和控制相关）；
3．解决相关问题的基本技术（包括相关专用通路、延迟转移等）；
4．指令的动态调度（包括重命名、动态转移预测、多指令发射等）；
5．指令的静态调度（包括循环展开、软件流水等）；
6．流水线结构性能分析；
7．微处理机实例（包括MIPS结构、SPARC结构、Pentium结构、IA-64EPIC结构等）。
（八）存储系统
1．存储系统原理（包括存储器的层次结构模型、性能指标及其评价）；
2．基本存储部件（包括SRAM、DRAM等）；