“计算机系统结构”是计算机科学与技术一级学科的核心专业课程，具有内容抽象、内容发展变化快、知识结构变化快、与技术工程结合紧密等特点，在计算机科学与技术学科系列课程中对培养学生水平和质量起到重要作用。课程强调从“总体结构、量化分析”角度研究计算机系统，掌握计算机体系结构的基本概念和发展历程、计算机系统性能量化分析方法、典型指令系统的设计方法、指令流水线的体系结构和性能优化方法、存储层次结构以及Cache设计和性能优化方法，了解输入输出系统性能和可靠性优化方法、多处理机系统和集群系统体系结构、当前主流新型计算机体系结构的关键技术和影响主要因素等主要内容。详细讨论计算机系统结构定量、定性的分析方法、设计方法和研究方法。课程着力加深学生对“系统全局”的认知能力，有效增强学生计算机系统的设计、优化、评估能力，强调平衡和折中的系统设计核心理念和量化思考方式。课程主要教学内容基础性和先进性并重，与复杂工程问题特征相呼应，通过掌握分析问题、建立抽象模型、模型分析和优化的思考方法，培养学生具有计算机系统复杂工程构建过程的能力。
第一章 计算机系统结构的基本概念
1.1 计算机系统结构的定义及课程介绍
1.2 计算机系统结构的基础知识
1.3 计算机系统设计的内容
1.4 加快经常性事件
1.5 Amdahl定律
1.6 CPU性能公式
1.7 局部性原理
1.8 提高并行性的技术途径
1.9 计算机系统评价
1.10 计算机系统结构的发展
1.11 器件及应用对系统结构的影响
第一章章节测试
第二章 指令系统
2.1 基本概念与分类
2.2 指令系统的发展与改进
2.3 MIPS指令系统
第二章章节测试
第三章 流水线技术
3.1流水线的基本概念
3.2流水线的性能指标（1）
3.3流水线的性能指标（2）
3.4单功能非线性流水线的调度
3.5相关
3.6流水线冲突（1）
3.7流水线冲突（2）
3.8流水线的实现（1）
3.9流水线的实现（2）
第三章章节测试
第四章 指令级并行
4.1指令级并行的概念
4.2指令的动态调度
4.3动态分支预测技术
4.4多指令流出技术
4.5指令调度与循环展开
第四章章节测试
第五章 存储系统
5.1 存储系统的基本知识
5.2 存储系统性能量化分析
5.3\tCache基本知识
5.4 映象规则及其变换
5.5降低Cache不命中率
5.6 减少Cache不命中开销
5.7 减少Cache命中时间
5.8 并行主存系统
5.9 虚拟存储器
第五章章节测试
第六章 I/O系统
6.1 I/O系统基本概念及分类
6.2 I/O系统评价
6.3 I/O系统设计实例：RAID
6.4 例题选讲
第六章章节测试
第七章 互连网络
7.1.1 互连网络概念
7.1.2 互连网络的参数和指标
7.2 互连函数
7.3.1 低维静态网络
7.3.2 超立方体和寻径
7.4.1 总线和交叉开关
7.4.2 动态多级互连网络
7.4.3 Omega网络和寻径
第七章章节测试
第八章 多处理器
8.1.1 多处理器背景
8.1.2 多处理器概念
8.1.3 多处理器整体挑战
8.2.1 cache一致性概念
8.2.2 一致性监听协议概念
8.2.3 写直达作废一致性协议
8.2.4 写回作废监听一致性协议
8.2.5 MSI监听协议实现
8.3.1 同步原语
8.3.2 旋转锁概念
8.3.3 旋转锁竞争
8.4.1 同步性能问题
8.4.2 栅栏同步
第八章章节测试
第九章 计算机体系结构未来发展趋势
9.1 计算机系统结构挑战及趋势
9.2 后摩尔时代处理器芯片体系结构的变化
9.3 计算机系统结构趋势存储
9.4 课程总结
9.5 习题课
9.6 课程实验
第九章章节测试