《计算机系统结构》是一门旨在深入揭示计算机硬件系统核心设计与工作原理的专业课程。本课程以自顶向下的方法，系统讲解计算机的全局系统结构、指令集与寻址模式、基本处理器执行技术、流水线、RISC与CISC设计、内存层次结构、缓存内存、总线互连、I/O系统及多处理系统，并探讨计算机架构的最新发展。通过本课程的学习，学生将能够运用自顶向下的方法阐释计算机系统架构，掌握基本操作与指令集架构，并清晰辨析计算机组织与计算机架构之间的区别，为理解和设计高效计算系统奠定坚实基础。

知识目标
1. 掌握计算机系统的层次结构、冯·诺依曼原理及计算机性能的量化计算方法（如Amdahl定律、CPU时间公式）。
2. 掌握存储层次（Cache、虚拟存储器）的工作原理、地址映射与替换算法，理解“容量-速度-成本”的折中设计思想。
3. 掌握指令集设计原则（CISC/RISC）、数据通路结构及流水线技术，理解流水线冒险（结构、数据、控制）及其解决机制。
4. 掌握SIMD、多核、多处理器等并行处理技术，理解Cache一致性协议及GPU等异构计算架构的基本原理。
能力目标
1. 能够运用量化分析方法（如CPI、吞吐率、加速比）对计算机系统或AI计算平台的性能进行评测与瓶颈分析。
2. 具备基本的软硬件协同设计能力，能针对特定AI算法（如矩阵运算）优化存储访问路径或分析并行计算的可行性。
3. 培养系统思维和辩证思维，能够从总体结构的角度权衡设计中的各种因素（如功耗、性能、价格），做出合理决策。
思政目标
1. 科技自立自强：结合我国超级计算机（如神威·太湖之光）和国产CPU（龙芯、鲲鹏）的发展历程，理解自主可控计算生态的重要性，增强实现高水平科技自立自强的责任感和使命感。
2. 系统观与工匠精神：通过分析计算机系统量化设计与权衡折中的思想（如Cache设计中的命中率与开销），培养学生精益求精、严谨务实的工匠精神，以及在复杂系统中把握全局的系统观。
3. 创新自信：通过学习从单核到多核、从同构到异构（CPU+GPU/NPU）的架构演进，理解技术创新是推动社会发展的核心动力，培养学生的创新意识和批判性思维，敢于挑战传统设计。

思政融合点1
选取章节：计算机系统架构导论与计算机演进史
思政结合点：科学思维,家国情怀,社会主义核心价值观
思政融合点2
选取章节：计算机的性能
思政结合点：科学思维
思政融合点3
选取章节：计算机系统的缓存
思政结合点：科学思维
思政融合点4
选取章节：计算机系统的输入输出
思政结合点：科学思维,家国情怀