深入学习和融会贯通的教学效果，四、课程思政内容在课程中融入课程思政相关内容，以立德树人为主要目标，把思想政治教育的理论知识和价值理念以潜移默化的形式贯通到课程教学中，实现三全育人。课程中结合我国历史上在运筹优化理论中的成就，以及现代最优化理论在我国的发展通过华罗庚等老一辈科学家对我国优化理论的突出贡献等内容，唤起学生的民族自豪感和使命感，激励学生深入细致的研究最优化理论及其应用。同时，结合我国在优化运筹等领域和世界先进水平的差距以及当今一代需要肩负的历史责任，激励学生努力学习、积极创新、奋发图强，为祖国和人民的需要勇挑重担，把老一辈科学家的精神发扬光大，为我们的国家建设辛勤工作。五、教学目标达成与评价方式1.培养学生对实际工程问题的数学建模能力，该目标通过线性规划建模、非线性规划建模、有约束的非线性规划建模以及智能优化算法的建模方法教学来达成；达成情况通过作业、课堂提问、测验及期末考试等环节进行考核。2.培养学生的抽象能力和逻辑思维能力，该目标通过定理和性质的推导、证明和间题求解等教学来达成；达成情况通过作业、课堂提问及期末考试等环节进行考核。3.培养学生求解优化问题的算法能力，该目标通过算法设计和分析等相关教学来达成；达成情况通过作业、课堂提问及期末考试等环节进行考核。4.使学生了解最优化方法的最新发展，具备文献调研和持续学习能力，该目标通过平时表现、课堂提间以及大作业等方式进行考核。六、课程成绩评定课程的成绩评定包括平时成绩和考试成绩两部分。平时成绩包括课程出勤、交流互动、平时作业等，占比30%；考试成绩在课程结束后通过闭卷笔试的方式进行课程考试，占比70%。课程成绩评定公式为：总评成绩=平时成绩×30%+期末考试成绩×70%七、建议教材与主要参考书建议教材：《最优化方法》王开荣、刘琼芳、肖剑，科学出版社，2012年8月。参考书：1.《最优化理论与算法》陈宝林，清华大学出版社，2005年10月。2.《ConvexOptimization》（英文版）BoydS，VandenbergheL.世界图书出版公司，3
3 深入学习和融会贯通的教学效果。 四、课程思政内容 在课程中融入课程思政相关内容，以立德树人为主要目标，把思想政治教育的理论知识 和价值理念以潜移默化的形式贯通到课程教学中，实现三全育人。 课程中结合我国历史上在运筹优化理论中的成就，以及现代最优化理论在我国的发展， 通过华罗庚等老一辈科学家对我国优化理论的突出贡献等内容，唤起学生的民族自豪感和使 命感，激励学生深入细致的研究最优化理论及其应用。同时，结合我国在优化运筹等领域和 世界先进水平的差距以及当今一代需要肩负的历史责任，激励学生努力学习、积极创新、奋 发图强，为祖国和人民的需要勇挑重担，把老一辈科学家的精神发扬光大，为我们的国家建 设辛勤工作。 五、教学目标达成与评价方式 1.培养学生对实际工程问题的数学建模能力，该目标通过线性规划建模、非线性规划建 模、有约束的非线性规划建模以及智能优化算法的建模方法教学来达成；达成情况通过作业、 课堂提问、测验及期末考试等环节进行考核。 2.培养学生的抽象能力和逻辑思维能力，该目标通过定理和性质的推导、证明和问题求 解等教学来达成；达成情况通过作业、课堂提问及期末考试等环节进行考核。 3.培养学生求解优化问题的算法能力，该目标通过算法设计和分析等相关教学来达成； 达成情况通过作业、课堂提问及期末考试等环节进行考核。 4.使学生了解最优化方法的最新发展，具备文献调研和持续学习能力，该目标通过平时 表现、课堂提问以及大作业等方式进行考核。 六、课程成绩评定 课程的成绩评定包括平时成绩和考试成绩两部分。平时成绩包括课程出勤、交流互动、 平时作业等，占比 30%；考试成绩在课程结束后通过闭卷笔试的方式进行课程考试，占比 70%。 课程成绩评定公式为： 总评成绩 = 平时成绩 × 30% + 期末考试成绩 × 70% 七、建议教材与主要参考书 建议教材： 《最优化方法》 王开荣、刘琼芳、肖剑，科学出版社，2012 年 8 月。 参考书： 1.《最优化理论与算法》 陈宝林，清华大学出版社，2005 年 10 月。 2.《Convex Optimization》（英文版） Boyd S ,Vandenberghe L. 世界图书出版公司
2013.八、编制与审核工作内容负责人完成时间黄宏博编制（任课教师）2024.07.09审核（学科、张伟2024.07.31专业负责人）批准（主管院长）刘秀磊2024.07.314
4 2013. 八、编制与审核 工作内容 负责人 完成时间 编制（任课教师） 黄宏博 2024.07.09 审核（学科、 专业负责人） 张伟 2024.07.31 批准（主管院长） 刘秀磊 2024.07.31
《高级计算机系统结构》课程教学大纲课程名称课程编号CS502高级计算机系统结构Advanced computer英文名称考核方式V考试口考查architecture口公共必修课学分2√学位课口专业选修课课程性质口公共选修课32总学时口补修课口其他V本研一体化课程口特色课程口学科交叉融合课程口全英文授课课程0课程特点实验学时口双语授课课程√案例课程口校企联合课程口其他先修课程（已具备知识能力）适用学科/专业计算机科学与技术、电子信息（计算机技术）、电子信息（人工智能-智能计算）学位类别（领域）一、课程教学目标高级计算机体系结构是一门重要的专业课，通过本课程的教学，使学生比较全面地掌握计算机体系结构的基本概念、基本原理、基本结构、基本设计与分析方法，了解计算机体系结构方面的最新进展和发展趋势，领会计算机软件和硬件设计时进行性能指标综合平衡的思想和方法，提高分析间题和解决问题的能力，为今后从事计算机系统软硬件的研究、开发及应用打下良好的基础。二、课程教学内容提要与基本要求理论部分序基本要求学时支撑教学内容提要5
5 《高级计算机系统结构》课程教学大纲 课程名称 高级计算机系统结构 课程编号 CS502 英文名称 Advanced computer architecture 考核方式 √考试 □考查 课程性质 □公共必修课 √学位课 □专业选修课 □公共选修课 □补修课 □其他_ 学分 2 总学时 32 课程特点 √本研一体化课程 □特色课程 □学科交叉融合课程 □全英文授课课程 □双语授课课程 √案例课程 □校企联合课程 □其他_ 实验学时 0 先修课程（已具 备知识能力） 适用学科/专业 学位类别（领域） 计算机科学与技术、电子信息（计算机技术）、电子信息（人工智能-智能计算） 一、课程教学目标 高级计算机体系结构是一门重要的专业课，通过本课程的教学，使学生比较全面地掌握 计算机体系结构的基本概念、基本原理、基本结构、基本设计与分析方法，了解计算机体系 结构方面的最新进展和发展趋势，领会计算机软件和硬件设计时进行性能指标综合平衡的思 想和方法，提高分析问题和解决问题的能力，为今后从事计算机系统软硬件的研究、开发及 应用打下良好的基础。 二、课程教学内容提要与基本要求 理论部分 序 教学内容提要 基本要求 学时 支撑 备
号课程目注标能够概述计算机系统结构的基本概念、研究目的、并行性概念，能够描述计算机系统结构的历史与发展。计算机系统结构基本概念·。计算机系统结构的概念能够具有对计算机系统性能定量分计算机系统结构中并行性8析的能力以及进行性能指标综合平衡的1,461的发展思想和方法，会计算CPU时间以及CPU系统结构的定量分析.的MIPS、MFLOPS等性能参数，能够理解?计算机系统结构的发展基准测试程序的作用。通过课堂讨论能够学会分析计算机系统综合指标评价方法能够分析RISC指令系统的核心思计算机指令集结构想，能够分析RISC与CISC指令系统的用途，能够概述DLX和MIPS指令系统的。指令集结构的功能设计22特点。（主要RISC结构）·MIPS指令集结构使学生能够简述计算机指令系统全貌，比较不同指令集在系统中的作用。能够解释流水线技术核心思想；采用时空图描述方法能够求解吞吐率、加流水线技术速比、效率等流水线性能评价指标；针指令重叠与先行控制·对流水线的相关与冲突，能够运用定向流水线技术1,406技术解决数据冲突，能够简述MIPS流水数据冲突线实现过程。。流水线的实现能够具有解决计算机流水线实现过程中相关问题的基本思路和方法指令级并行能够简述指令级并行的概念，能够指令级并行的概念区分三种多指令高级流水线技术：超标6多指令流出技术：超标量量流水线、超长指令字流水线、超流水O流水线、超流水线及超长线技术。1,443指令处理机通过分析和实验让学生通过软件指指令的动态调度O令调度，提高流水线效率。进行实验、分析与解释数据，并通过综合理论分析、6
6 号 课程目 标 注 1 计算机系统结构基本概念 计算机系统结构的概念 计算机系统结构中并行性 的发展 系统结构的定量分析 计算机系统结构的发展 能够概述计算机系统结构的基本概 念、研究目的、并行性概念，能够描述 计算机系统结构的历史与发展。 能够具有对计算机系统性能定量分 析的能力以及进行性能指标综合平衡的 思想和方法，会计算 CPU 时间以及 CPU 的 MIPS、MFLOPS 等性能参数，能够理解 基准测试程序的作用。 通过课堂讨论能够学会分析计算机 系统综合指标评价方法。 6 1，4 2 计算机指令集结构 指令集结构的功能设计 （主要 RISC 结构） MIPS 指令集结构 能够分析 RISC 指令系统的核心思 想，能够分析 RISC 与 CISC 指令系统的 用途，能够概述 DLX 和 MIPS 指令系统的 特点。 使学生能够简述计算机指令系统全 貌，比较不同指令集在系统中的作用。 2 1 3 流水线技术 指令重叠与先行控制 流水线技术 数据冲突 流水线的实现 能够解释流水线技术核心思想；采 用时空图描述方法能够求解吞吐率、加 速比、效率等流水线性能评价指标；针 对流水线的相关与冲突，能够运用定向 技术解决数据冲突，能够简述 MIPS 流水 线实现过程。 能够具有解决计算机流水线实现过 程中相关问题的基本思路和方法 6 1，4 4 指令级并行 指令级并行的概念 多指令流出技术：超标量 流水线、超流水线及超长 指令处理机 指令的动态调度 能够简述指令级并行的概念，能够 区分三种多指令高级流水线技术:超标 量流水线、超长指令字流水线、超流水 线技术。 通过分析和实验让学生通过软件指 令调度，提高流水线效率。进行实验、 分析与解释数据，并通过综合理论分析、 3 1，4
实验数据和文献研究得出合理有效结论。能够简述层次性存储系统设计原存储系统理；能够辨识Cache三种相联结构的特存储系统层次结构点及查找方法、替换算法、写入策略；OCache两种写策略能够求解命中率、平均访存时间等CacheCache存储器性能分析性能指标；能够评价主要Cache性能优1,41.6Cache存储器性能优化策化策略，解释Cache不同结构对性能的?略影响。通过学习，能够具有对计算机软硬件进行性能优化的不同思路和方法。能够阐述RAID设计核心思想，能够分析RAID的各种配置的特点，能够说明输入输出系统网络存储器的作用。廉价磁盘允余阵列RAID1、46.2帮助学生建立计算机系统安全的概网络存储念，简述最新的技术进展等内容。培养学生自主学习的能力。多处理机能够简述多处理机系统的特点，能多处理机系统的基本结构够解释多核处理器、同时多线程处理器对称多处理机系统，同时的基本结构。31、4多线程大规模并行处理机系统.?机群系统针对不同需求，通过性价比比较，进行计算机系统方案的设计。通过自主调研汇报与交流（个人82、3、4的学习和课堂小组方案演讲，培/养学2PC、服务器、高性能计算系统）生分析间题、解决问题的能力和团结、协作的团队精神。阅读科研论文并讨论交流，通过自论文阅读与交流（经典主的学习和课堂小组方案演讲，培养3、4cache设计、计算机性能优化2学生分析问题、解决问题的能力和团结、方法)协作的团队精神。7
7 实验数据和文献研究得出合理有效结 论。 5 存储系统 存储系统层次结构 Cache 两种写策略 Cache 存储器性能分析 Cache 存储器性能优化策 略 能够简述层次性存储系统设计原 理；能够辨识 Cache 三种相联结构的特 点及查找方法、替换算法、写入策略； 能够求解命中率、平均访存时间等 Cache 性能指标；能够评价主要 Cache 性能优 化策略，解释 Cache 不同结构对性能的 影响。 通过学习，能够具有对计算机软硬 件进行性能优化的不同思路和方法。 6 1，4 6 输入输出系统 廉价磁盘冗余阵列 RAID 网络存储 能够阐述 RAID 设计核心思想，能够 分析 RAID 的各种配置的特点，能够说明 网络存储器的作用。 帮助学生建立计算机系统安全的概 念，简述最新的技术进展等内容。培养 学生自主学习的能力。 2 1、4 7 多处理机 多处理机系统的基本结构 对称多处理机系统，同时 多线程 大规模并行处理机系统 机群系统 能够简述多处理机系统的特点，能 够解释多核处理器、同时多线程处理器 的基本结构。 3 1、4 8 调研汇报与交流（个人 PC、服务器、高性能计算系统） 针对不同需求，通过性价比比较， 进行计算机系统方案的设计。通过自主 的学习和课堂小组方案演讲，培/ 养学 生分析问题、解决问题的能力和团结、 协作的团队精神。 2 2、3、4 9 论文阅读与交流（经典 cache 设计、计算机性能优化 方法） 阅读科研论文并讨论交流，通过自 主的学习和课堂小组方案演讲，培/ 养 学生分析问题、解决问题的能力和团结、 协作的团队精神。 2 3、4