計算機系統調試課程大綱日期：目錄CATALOGUE課程簡介課程內容實驗與開發環境編程與調試工具課程評估目錄CATALOGUE課程資源課程進度安排教師團隊學習支持課程評價與改進課程簡介01課程目標掌握計算機系統調試的基本概念學生將學習計算機系統調試的基本概念、原理和方法，包括程序調試、系統測試、性能優化等方面的知識。提高調試技能培養團隊協作能力通過實踐訓練，學生將掌握常用的調試工具和技術，能夠獨立進行程序調試和系統測試，提高解決實際問題的能力。通過團隊合作和項目管理，學生將學會與他人協作，共同完成復雜的調試任務，提升團隊協作和溝通能力。123計算機科學與技術專業學生本課程主要面向計算機科學與技術專業的學生，作為專業必修課或選修課，幫助他們深入了解計算機系統調試的相關知識和技能。軟件工程相關專業學生軟件工程、信息系統等專業的學生也可以選修本課程，了解軟件調試在軟件開發過程中的重要性，提高軟件質量。其他對計算機系統調試感興趣的人員對于對計算機系統調試有濃厚興趣的其他專業人員或愛好者，也可以通過自學或參加培訓等方式學習本課程。適用對象課程特色本課程注重實踐，通過大量的上機實驗和項目實踐，使學生掌握調試工具和技術，提高調試能力。實踐性強課程內容既涵蓋計算機系統調試的基本理論和原理，又結合實際應用場景，使學生能夠將所學知識應用于實際問題的解決。理論與實際相結合隨著計算機技術的不斷發展，調試工具和技術也在不斷更新。本課程將緊跟技術發展趨勢，不斷更新教學內容，使學生能夠掌握最新的調試技術和方法。緊跟技術發展趨勢課程內容02數據表示匯編語言、機器代碼、指令系統、寄存器等基本概念，以及程序在機器上的執行過程。程序的機器級表示代碼優化基于機器級表示的代碼優化技術，包括代碼結構優化、寄存器分配、指令排布等方面的內容。整數、浮點數、字符等數據類型的表示和存儲方法，以及數據在內存中的對齊方式。數據與程序的機器級表示鏈接鏈接概念程序的模塊化開發、編譯和鏈接過程，以及鏈接在程序構建中的作用。鏈接技術靜態鏈接和動態鏈接的區別和聯系，以及鏈接過程中涉及的符號解析、重定位等問題。鏈接器的工作原理鏈接器的功能和作用，以及鏈接器如何處理和解析不同的符號和引用。評估程序運行時的性能，包括時間復雜度、空間復雜度等指標，以及性能分析的方法和工具。性能分析與優化性能分析代碼優化、數據結構優化、算法優化、內存優化等提高程序性能的方法和技巧。優化技術介紹并行計算的基本原理和方法，以及如何在分布式系統中優化程序性能。并行與分布式計算實驗與開發環境03Linux系統安裝Linux發行版選擇根據實驗需求選擇合適的Linux發行版，如Ubuntu、CentOS等。安裝步驟系統更新與升級詳細掌握Linux系統的安裝過程，包括分區、文件系統選擇、網絡配置等。學會如何更新系統軟件，安裝補丁以及進行系統升級。123虛擬機配置虛擬機軟件選擇了解VMware、VirtualBox等主流虛擬機軟件的特點和使用方法。030201虛擬機創建與配置掌握虛擬機的創建、配置和克隆技術，以滿足實驗環境的需求。虛擬機網絡設置學會配置虛擬機與主機之間的網絡連接，實現虛擬機聯網。實驗工具使用遠程連接工具掌握SSH、VNC等遠程連接工具的使用，方便對實驗環境進行遠程操作。文件傳輸工具了解SCP、SFTP等文件傳輸協議及工具，實現實驗文件的快速傳輸。系統監控工具學會使用top、htop、vmstat等系統監控工具，對實驗環境進行實時監控。編程與調試工具04GCC編譯程序概述支持多種編程語言；編譯速度快，效率高；可移植性好，適用于多種操作系統和硬件平臺；提供豐富的編譯選項和調試信息。GCC編譯器的優點GCC編譯器的使用通過命令行使用GCC編譯器進行程序編譯；使用GCC編譯器提供的編譯選項進行代碼優化和調試；使用Makefile文件進行項目編譯管理。GCC編譯程序是指基于Unix的一類編譯程序，支持C、C、Objective-C、Fortran、Ada等多種編程語言，具有高效、可移植等特點。GCC編譯器GDB調試器概述GDB是GNU開源組織發布的一個強大的程序調試工具，可用于調試C、C、Fortran等語言編寫的程序。GDB調試器的功能支持程序運行時的斷點設置、單步執行、變量查看、函數調用跟蹤等調試操作；支持多種調試方式，如本地調試和遠程調試；提供豐富的調試命令和選項，滿足不同調試需求。GDB調試器的使用通過命令行使用GDB調試器進行程序調試；使用GDB調試器提供的命令和選項進行程序調試；結合Makefile文件和GCC編譯器進行高效的程序開發和調試。GDB調試器匯編語言程序結構匯編語言概述匯編語言程序由匯編指令、偽指令和宏指令組成，通過編譯器編譯成機器碼執行。匯編語言是計算機中能直接和硬件進行交互的低級語言，具有執行效率高、對硬件控制能力強等特點。匯編語言具有更高的執行效率和更直接的硬件控制能力，但可讀性和可移植性較差；C語言具有更高的可讀性和可移植性，但執行效率相對較低。編寫匯編語言源程序；使用匯編器將源程序編譯成目標程序；鏈接目標程序和庫文件生成可執行程序；通過調試器進行程序調試和測試。匯編語言與C語言的比較匯編語言程序開發流程匯編語言基礎課程評估05測驗形式包括隨堂測驗、章節測驗和期末測驗等多種形式。測驗測驗內容涵蓋課程的理論知識、技術細節和實際應用，檢驗學生的掌握程度。評價標準測驗成績作為課程成績的一部分，反映學生在課程學習中的表現和水平。實驗實驗目的通過實驗環節，讓學生親自動手操作，加深對課程內容的理解和掌握。實驗內容包括基礎實驗和綜合實驗，涉及計算機系統調試的各個方面和技巧。實驗要求學生需按照實驗指導書的要求，獨立完成實驗任務，并提交實驗報告。項目實踐項目內容結合課程內容，學生團隊需完成一個具有一定規模和難度的項目，如開發一個小型軟件或系統。項目目標項目管理培養學生的團隊合作、項目管理、系統設計和實現等綜合能力，檢驗學生解決實際問題的能力。學生需制定項目計劃、分工合作、進行項目進度管理和風險控制，確保項目順利完成。123課程資源06介紹常用的調試工具、技術及其在實際項目中的應用。調試工具與技術講解針對不同類型問題和場景的調試策略與方法。調試策略與方法01020304包括計算機系統調試的概念、重要性、應用場景等。課程介紹與概述通過實際案例分析和實踐操作，提升學生解決問題的能力。案例分析與實踐課件與講義參考書籍《計算機系統調試實用手冊》詳細介紹調試工具、技術和方法，適合作為課程輔助教材。030201《調試九講》深入探討調試思維、策略和技巧，幫助學生培養調試能力。《計算機程序設計藝術》經典著作，涵蓋算法、數據結構及程序調試等內容，拓寬學生知識面。在線學習平臺網易云課堂提供豐富的計算機系統調試相關課程，包括視頻教程、在線編程練習等。MOOC學院收錄國內外知名高校的計算機系統調試課程，支持在線學習、討論和作業提交。StackOverflow全球最大的IT問答社區，可查閱和提問調試相關的問題，獲取實戰經驗和解決方案。課程進度安排07計算機系統概述，包括硬件和軟件，以及它們如何協同工作。第一周每周學習內容操作系統基礎，包括操作系統原理、進程管理、內存管理。第二周系統調試技術，包括調試工具的使用、調試策略、調試技巧。第三周系統性能優化，包括性能評估、性能優化技巧、性能調優案例。第四周操作系統實驗，通過實際操作深入理解操作系統原理。實驗二調試工具實驗，掌握調試工具的使用和調試技巧。實驗三01020304硬件與軟件實驗，熟悉計算機硬件和軟件環境。實驗一性能優化實驗，通過對系統性能進行調優，提升系統性能。實驗四實驗安排項目一個人作業，每周完成一個相關的小項目，如操作系統安裝與配置。項目二小組項目，在課程結束時完成一個綜合性的系統調試與優化項目。項目截止日期教師團隊08主講教師姓名張偉專業背景計算機科學專業博士，多年從事計算機系統調試和研究工作。主講經歷具有多年的計算機系統調試課程授課經驗，并曾出版多本相關教材。研究方向主要研究領域包括系統安全、系統優化和調試技術等。主講教師介紹助教團隊助教團隊成員李華、王強、陳麗職責分工專業背景李華負責課程答疑和作業批改，王強負責課程資料整理和發布，陳麗負責課程組織和協調。助教團隊成員均具備計算機科學或相關專業背景，有豐富的教學經驗和系統開發經驗。123郵箱不提供個人電話，可以通過郵件或課程平臺進行聯系。電話課程平臺通過學校的課程平臺進行在線交流、作業提交和答疑。主講教師郵箱為zhangwei@，助教團隊郵箱為course@。聯系方式學習支持09在線答疑學生在學習過程中遇到的任何問題，都可以隨時通過在線答疑系統得到解答。實時解答答疑系統背后有強大的專家團隊，具備豐富的計算機系統調試經驗，能夠提供高質量的解答。專家團隊在線答疑不僅限于文字交流，還可以通過語音、視頻等多種形式進行，滿足學生不同需求。多樣化形式學習社區提供了學生之間的互動平臺，學生可以在社區中分享學習心得、交流經驗，促進共同進步。學習社區學生互動社區中匯集了大量優質的學習資源，學生可以自由獲取和使用，提高學習效率。資源共享社區定期組織各種實踐活動，如編程比賽、項目協作等，幫助學生將所學知識應用于實際，加深理解。實踐活動學習反饋實時反饋學生在學習過程中可以實時獲得學習反饋，了解自己的學習進度和效果，及時調整學習策略。多維度評估學習反饋不僅限于考試成績，還包括作業完成情況、課堂參與度、社區貢獻等多個維度，全面評估學生的學習表現。個性化建議系統會根據學生的學習情況和反饋，提供個性化的學習建議，幫助學生更好地掌握知識和提高技能。課程評價與改進10問卷調查通過問卷了解學生對課程內容、教學方法、實驗環節等方面的滿意度和意見。學生評價成績分析統計學生的作業、實驗、考試等成績，分析教學效果和學生的學習情況。學生反饋通過課堂互動、課后交流等方式，及時收集學生對課程的反饋和建議。課程改進建議教學內容優化根據學生的學習情況和反饋，調整教學內容和課程大綱，確保教學重點和難點。教學方法改進實驗環節強化探索更加有效的教學方法，如案例教學、小組討論、實驗