《计算机系统基础(上)》课程简介与教学大纲

PAGEPAGE6《计算机系统基础(上)》课程简介课程编号：07024018课程名称：计算机系统基础(上)/IntroductiontoComputerSystems学分:3.5学时：56（课内实验(践)：16上机：课外实践：）适用专业：软件工程建议修读学期：4开课单位：软件工程先修课程：C语言程序设计1、2考核方式与成绩评定标准：闭卷平时成绩30%期末70%教材与主要参考书目：(1)计算机系统基础（第1版）袁春风机械工业出版社2014深入理解计算机系统(原书第3版)兰德尔•E.布莱恩特(RandalE•Bryant)(作者),等(作者),龚奕利(译者),贺莲译(译者)机械工业出版社2016主要参考书目：(1)TheLinuxProgrammingInterface,MichaelKerrisk.NoStarchPress,2010.内容概述：中文：(控制在300字以内，包括教学内容简述及课程实现目标)本课程是软件工程的专业基础课，从程序员的角度，基于intelX86的硬件平台和Linux，介绍与计算机系统相关的核心概念，解释这些概念如何相互关联并最终影响程序执行的结果和性能。可以使程序员明确程序设计语言中的语句、数据是如何在计算机系统中实现和运行的。主要内容包括：数据的表示和运算、程序的转换及机器级表示、程序的链接等。课程实现目标包括：毕业要求3.1理解计算机硬件系统的基本架构与工作原理。体现在理解计算机系统组成架构和性能评价的标准；掌握各种不同类型数据在计算机中的表示方法以及相应的操作控制；毕业要求3.2理解计算机软件系统的基本架构与工作原理。体现在汇编语言的层面上理解C程序源代码执行时控制环境和堆栈的变化，并能结合Linux相关工具对汇编语言代码进行静态和动态分析；深入理解Linux下ELF文件的结构格式，了解ELF文件的链接和加载过程。英文：Thiscourseisarequiredcourseforstudentsofthespecialityofsoftwareengineering.Itmainlyintroducestheprinciplesofcomputersystems(hardwareandsoftware),intheperspectiveofprogrammersandbasedonLinuxX86platform,andhowtheseconceptsareinvolvedintotheexecutionofprograms.Finally,studentscancomprehendthewaythatstatementsanddatainCprogramsareimplementedandexecutedincomputersystems.Thematerialsinvolvedinthiscourseincludes:therepresentationandthecomputationofdata;thetransformofprogramsandtheirrepresentationinmachines;linkandloadofexecutableprograms. Theimplementingobjectsofthiscoursearethefollowing. Graduaterequirement3.1:Graduatesshouldcomprehendthefundamentalarchitectureandtheworkingprinciplesofcomputerhardwaresystems.Itisembodiedinthatcomprehendingthearchitectureandtheevaluationcriteriaofperformanceofcomputersystems; Graduaterequirement3.2:Graduatesshouldcomprehendthearchitectureandworkingprinciplesofsoftwaresystems,suchascompiler,linkerandloader.ItisembodiedinthatgraduatescancomprehendthedynamicsoftherunningexecutionandtheprocessimagewhenreviewingCsourcecodesanditsmachine-levelrepresentation.AndtheycanstaticallyordynamicalanalyzeassemblecodeswithtoolsinLinux.ItisalsoembodiedinthattheycancomprehendtheformatandthestructureofELFfiles,andbefamiliarwiththeprinciplesoflinkerandloader. 《计算机系统基础(上)》教学大纲课程名称课程编号学分/学时建议开课学期计算机系统基础(上)070240183.5/564先修课程后续课程开课单位适用专业C语言程序设计1、2操作系统编译原理软件工程软件工程一、课程性质、目的与任务（说明课程在人才培养过程中的地位及作用，概括本课程的指导思想，提出本课程的任务。包括对学生分析、解决问题的能力，实践能力和创新能力的培养等。）本课程是软件工程的专业基础课，从程序员的角度，基于intelX86的硬件平台和Linux，介绍与计算机系统相关的核心概念，解释这些概念如何相互关联并最终影响程序执行的结果和性能。可以使程序员明确程序设计语言中的语句、数据是如何在计算机系统中实现和运行的。主要内容包括：数据的表示和运算、程序的转换及机器级表示、程序的链接、程序的执行、存储器层次结构、虚拟存储器、异常控制流、I/O操作的实现等。本课程是软件工程的专业基础课，从程序员的角度，基于intelX86的硬件平台和Linux，介绍与计算机系统相关的核心概念，解释这些概念如何相互关联并最终影响程序执行的结果和性能。可以使程序员明确程序设计语言中的语句、数据是如何在计算机系统中实现和运行的。主要内容包括：数据的表示和运算、程序的转换及机器级表示、程序的链接、程序的执行、存储器层次结构、虚拟存储器、异常控制流、I/O操作的实现等。课程实现目标包括：毕业要求3.1理解计算机硬件系统的基本架构与工作原理。体现在理解计算机系统组成架构和性能评价的标准；掌握各种不同类型数据在计算机中的表示方法以及相应的操作控制；毕业要求3.2理解计算机软件系统的基本架构与工作原理。体现在汇编语言的层面上理解C程序源代码执行时控制环境和堆栈的变化，并能结合Linux相关工具对汇编语言代码进行静态和动态分析；深入理解Linux下ELF文件的结构格式，了解ELF文件的链接和加载过程。本课程目标为课程教学和课程实验两部分。1．课程教学活动对学生能力培养的安排本课程的目的是使学生深入理解计算机硬件和软件系统对程序和数据的执行的影响，并使他们能分析可执行程序、评价程序的功能和性能。2．课程实验对学生能力培养的安排通过实验环节，让学生控制数据的比特级表示与操作以理解数据在计算机系统中的表示；利用Linux下程序分析工具对汇编代码进行炸弹解锁实验和缓冲区攻击实验以理解程序的机器级表示及其在堆栈中的动态运行，培养学生的阅读分析汇编代码以及编程能力。二、教学内容及学时分配（按章节列出内容要求学时等，实验上机项目要列在课程内容一栏）课程名称总学时数为多少学时，其中理论教学为多少学时，实验教学为多少学时；课程教学共有多少章，具体内容及学时安排等如下表所示：课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注(指标)计算机系统概述B43.13.2数字逻辑初步B43.1数据的机器级表示与处理A☆83.13.2程序的转换和机器级表示A☆Δ143.2程序的链接A☆Δ83.2shell和gcc基础2课余实验数据表示与处理43.1炸弹解锁63.2缓冲区溢出63.2（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配本课程安排4次实验：1.shell和gcc基础2.数据表示与处理实验3.炸弹解锁实验4.缓冲区溢出共16学时。四、教学方法与教学手段课程教学以课堂讲授、案例代码分析为主，结合实验、作业等共同实施。鉴于课改需要，本课程参考多本国内外著名教材。五、考核方式与成绩评定标准课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考核成绩的30%，平时成绩考核采用课堂提问、作业、实验相结合的方式；期终考试成绩占课程考核成绩的70%，期终考试试卷对应该课程支撑毕业要求指标点的情况如下表所示：课程支撑毕业要求指标点在试卷中的相应分数指标点3.12