计算机组成原理教案设计实用模板.docx
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计算机组成原理教案设计实用模板
XXX学校
教案
X~X学年第学期
课程名称计算机组成原理
课程性质专业必修课
授课对象X
授课教师XXXX
职称XX
使用教材《计算机组成原理》(第2版)高等教育唐朔飞编著
授课时数XX
X年X月X日
教案1
第1次课2学时
课目、课题
第一章计算机系统概论
教学目的
和要求
教学目的:
使学生对计算机的基本组成有个大概的认知,为以后各个部分具体的知识讲解奠定基础。
教学要求:
要求学生掌握计算机软硬件的概念,计算机系统的层次结构,了解计算机组成和计算机体系结构,掌握.诺依曼计算机的特点,熟悉计算机的硬件框图,了解计算机的工作步骤。
掌握计算机硬件主要技术指标的原理及运算方法。
重点
难点
重点:
●计算机软硬件的概念
●计算机系统的层次结构
●.诺依曼计算机的特点
●计算机硬件的主要技术指标
难点:
●计算机系统的层次结构
●计算机硬件主要技术指标的运算方法
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
计算机软硬件的概念
多媒体
讲授法
5min
计算机系统的层次结构
多媒体
讲授法
举例法
15min
计算机组成和体系结构
多媒体
讲授法
举例法
10min
.诺依曼计算机特点
多媒体
讲授法
举例法
15min
计算机的硬件框图
多媒体
讲授法
举例法
5min
计算机解决问题上机前的准确
多媒体
讲授法
举例法
5min
计算机解决问题上机运行
多媒体
讲授法
25min
计算机的硬件指标
多媒体
讲授法
15min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
1.3,1.4,1.5,1.7,1.11,1.12
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
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讲解+
实例
1.1计算机系统简介
1、计算机的软硬件概念
计算机系统由软件和硬件两大部分组成。
硬件指计算机的实体部分。
软件是具有各类特殊功能的程序。
软件分为系统软件和应用软件。
系统软件的作用是管理整个计算机系统,监视服务,使系统资源得到合理调度,高效运行。
应用软件是用户根据需要所编写的程序。
2.计算机系统的层次结构
微程序机器M0(微指令系统)
传统机器M1(机器语言机器)
操作系统M2
虚拟机器M3(汇编语言机器)
虚拟机器M4(高级语言机器)
3.计算机组成和计算机体系结构的区别
结构是程序员所能看到的计算机系统的属性,如指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O处理。
组成是如何实现这些属性。
1.2计算机的基本组成
1..诺依曼计算机的特点
2.计算机的硬件框图
3.计算机的工作步骤
上机前准备
建立模型
确定计算方法
编写程序
上机运行
1.3计算机硬件指标
机器字长
CPU一次能处理的信息的位数,通常与CPU寄存器的位数有关。
各种语言的例子
存储容量
主存容量=存储字长*存储单元个数
赋存容量
运算速度
1.4本书结构
本书分四篇:
第一篇:
计算机系统概论
第二篇:
计算机的组成,包括CPU,存储器,I/O以及连接它们的系统总线。
第三篇:
CPU
第四篇:
控制单元
自顶向下,由表及里的层次结构,向读者战士计算机的组成及其工作原理。
课后自我总结分析
实例程序的讲解应该着重原理,先把原理讲清楚,例子的讲解会容易一些,学生理解起来也轻松一些。
教案2
第2次课2学时
课目、课题
计算机的基本组成
教学目的
和要求
教学目的:
使学生对计算机的基本组成有个大概的认知,为以后各个部分具体的知识讲解奠定基础。
教学要求:
掌握.诺依曼计算机的特点,熟悉计算机的硬件框图,了解计算机的工作步骤。
掌握计算机硬件主要技术指标的原理及运算方法。
重点
难点
重点:
●.诺依曼计算机的特点
●计算机硬件的主要技术指标
难点:
●计算机硬件主要技术指标的运算方法
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
诺依曼计算机的特点
多媒体
讲授法
15min
计算机的硬件框图
多媒体
讲授法
举例法
10min
机器字长
多媒体
讲授法
举例法
15min
存储容量
多媒体
讲授法
举例法
5min
运算速度
多媒体
讲授法
举例法
5min
计算机产生和发展
多媒体
讲授法
25min
计算机的硬件指标
多媒体
讲授法
15min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
1.3,1.4,1.5,1.7,1.11,1.12
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
诺依曼体系结构是重点,要学生要反复记忆。
课后自我总结分析
实例程序的讲解应该着重原理,先把原理讲清楚,例子的讲解会容易一些,学生理解起来也轻松一些。
教案3
第3次课2学时
课目、课题
第三章系统总线
教学目的
和要求
教学目的:
要求学生能对系统总线在计算机硬件结构中的地位和作用有所了解
教学要求:
要求学生掌握总线概念,总线作用,总线连接部件的方式(两种);掌握总线的分类:
片总线,系统总线,通信总线。
掌握总线的特性,性能指标,总线标准的概念,了解各个标准总线。
重点
难点
重点:
总线的作用,概念,连接各部件的方式
总线的分类:
片总线,系统总线,通信总线
总线的特性及性能指标
难点:
总线中的系统总线
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
总线的作用及概念
多媒体
讲授法
10min
各部件之间的互联方式
多媒体
讲授法
举例法
25min
总线的分类:
片总线
多媒体
讲授法
举例法
5min
总线的分类:
系统总线
多媒体
讲授法
举例法
15min
总线的分类:
通信总线
多媒体
讲授法
举例法
5min
总线的功能
多媒体
讲授法
举例法
20min
总线的性能指标
多媒体
讲授法
举例法
10min
总线标准
多媒体
讲授法
举例法
5min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
3.1,3.2,3.5,3.10,3.13,3.14
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
上来直接分析这三种组合逻辑的电路图,让学生有些疑惑,下次应先介绍背景,再分析电路图,再写真值表。
教案4
第4次课2学时
课目、课题
计算机的应用
教学目的
和要求
教学目的:
了解计算机的应用
教学要求:
要求学生掌握应用的方式和方法
重点
难点
重点:
计算机的应用和方法
难点:
计算机的应用方式
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
科学计算和数据处理
多媒体
讲授法
10min
工业控制和实时控制
多媒体
讲授法
举例法
25min
网络技术的应用
多媒体
讲授法
举例法
5min
虚拟现实
多媒体
讲授法
举例法
15min
办公自动化和管理信息系统
多媒体
讲授法
举例法
5min
CAD/CAM/CIMS
多媒体
讲授法
举例法
20min
多媒体技术
多媒体
讲授法
举例法
10min
人工智能
多媒体
讲授法
举例法
5min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
3.1,3.2,3.5,3.10,3.13,3.14
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
上来直接分析这三种组合逻辑的电路图,让学生有些疑惑,下次应先介绍背景,再分析电路图,再写真值表。
教案5
第5次课2学时
课目、课题
第三章总线的基本分类和性能结构
教学目的
和要求
讲授计算机总线的概念和分类、总显得特性及性能指标总线结构、总线的控制。
。
重点
难点
重点:
总线的分类
难点:
总线的结构。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
片总线
多媒体
讲授法
5min
系统总线
多媒体
讲授法
举例法
5min
通信总线
多媒体
讲授法
举例法
20min
总线特性
多媒体
讲授法
举例法
5min
总线的性能指标
多媒体
讲授法
举例法
5min
总线的标准
多媒体
讲授法
举例法
20min
单总线标准
多媒体
讲授法
举例法
5min
多总线结构
多媒体
讲授法
5min
总线结构举例
多媒体
讲授法
25min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
3.43.6
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
总线的非常重要,要多举实例有利于学生记忆。
教案6
第6次课2学时
课目、课题
存储器的概念
教学目的
和要求
讲授计算机中分类和存储器的层次结构、主存储器的概述,随机存储器和只读存储器,。
高速缓冲存储器,概念及cache主存地址映射,辅助存储器。
。
重点
难点
重点:
存储器的分类
难点:
主存储器和高速缓冲存储器
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
存储器分类
多媒体
讲授法
5min
存储器的层次结构
多媒体
讲授法
举例法
5min
半导体存储器芯片
多媒体
讲授法
举例法
20min
随机存储器
多媒体
讲授法
举例法
5min
只读存储器
多媒体
讲授法
举例法
5min
存储器与CPU连接
多媒体
讲授法
举例法
20min
存储器的校验
多媒体
讲授法
举例法
5min
Cache主存地址映射
多媒体
讲授法
5min
替换策略
多媒体
讲授法
25min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
6.26.3
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
存储器的容比较抽象,为此要多带领学生预习复习有利于记忆。
教案7
第6次课2学时
课目、课题
第五章输入输出系统
教学目的
和要求
讲授计算机中输入输出系统的发展和组成,I/O设备与主机信息传送的控制方式其他I/O设备
重点
难点
重点:
I/O设备。
难点:
I/O接口。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
输入输出系统的发展
多媒体
讲授法
5min
输入输出系统的组成
多媒体
讲授法
举例法
5min
输入设备
多媒体
讲授法
举例法
20min
输出系统
多媒体
讲授法
举例法
5min
接口的功能和组成
多媒体
讲授法
举例法
5min
接口类型
多媒体
讲授法
举例法
20min
程序查询流程
多媒体
讲授法
举例法
5min
程序查询方式的接口电路
多媒体
讲授法
5min
中断概念
多媒体
讲授法
25min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
5.85.9
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
输入输出系统的作用很大,在讲课时要多给予学生讲解实例和项目,让学生有目的学。
教案8
第8次课2学时
课目、课题
I/O接口
教学目的
和要求
讲授计算机I/O接口:
接口的功能和组成、接口类型,程序的查询方式的接口电路,程序的中断方式和DMA方式。
。
重点
难点
重点:
接口的功能和组成。
难点:
DMA方式
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
复习上节课容
多媒体
讲授法
5min
接口的功能和组成
多媒体
讲授法
举例法
5min
接口类型
多媒体
讲授法
举例法
20min
程序的查询流程
多媒体
讲授法
举例法
5min
程序查询方式的接口电路
多媒体
讲授法
举例法
5min
中断的概念
多媒体
讲授法
举例法
20min
I/O中断的产生
多媒体
讲授法
举例法
5min
程序中断方式接口
多媒体
讲授法
5min
DMA的过程和类型
多媒体
讲授法
25min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
6.106.11
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
只分析了R-S锁存器和门控D锁存器的电路图,没有介绍它们的区别,下次课复习的时候加上。
教案9
第9次课2学时
课目、课题
第六章计算机的运算方法
教学目的
和要求
无符号数和有符号数、数的定点表示和浮点表示、定点运算方法、浮点四则运算、算数逻辑单元。
重点
难点
重点:
计算机的运算方法。
难点:
指令系统。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
无符号数和有符号数
多媒体
讲授法
5min
数的定点表示和浮点表示
多媒体
讲授法
举例法
15min
定点数和浮点数的比较
多媒体
讲授法
举例法
10min
定点运算
多媒体
讲授法
举例法
5min
移位运算
多媒体
讲授法
举例法
15min
加法与减法运算
多媒体
讲授法
举例法
10min
浮点运算
多媒体
讲授法
举例法
5min
浮点加减运算
多媒体
讲授法
5min
算数逻辑单元
多媒体
讲授法
25min
小结
多媒体
讲授法
5min
作业布置
6.36.56.96.10
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
基本讲述清楚,计算机的运算是重点,多带领学生计算,课后留作业。
教案10
第10次课2学时
课目、课题
第七章指令系统
教学目的
和要求
讲授机器指令、操作数类型和操作类型、寻址方式:
指令寻址和数据寻址、指令格式举例、RISC技术
重点
难点
重点:
机器指令。
难点:
寻址方式。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
复习上节课容
多媒体
讲授法
5min
指令的一般格式
多媒体
讲授法
举例法
15min
操作数类型和操作类型
多媒体
讲授法
举例法
10min
寻址方式
多媒体
讲授法
举例法
25min
数据在存储器中的存放方式
多媒体
讲授法
举例法
20min
指令格式举例
多媒体
讲授法
举例法
15min
RISC计算
多媒体
讲授法
举例法
10min
小结
多媒体
讲授法
10min
作业布置
7.17.27.3
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
该部分讲述比较清楚,下次让学生自己介绍指令,增强他们的理解。
教案11
第11次课2学时
课目、课题
第八章CPU的结构和功能
教学目的
和要求
讲授CPU的结构的功能、结构框图和寄存器、控制单元和中断系统。
重点
难点
重点:
CPU的结构和功能。
难点:
控制单元和中断系统。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
复习上节课容
多媒体
讲授法
5min
CPU的功能
多媒体
讲授法
举例法
15min
CPU的结构框图
多媒体
讲授法
举例法
10min
CPU的寄存器
多媒体
讲授法
举例法
25min
指令周期的概念
多媒体
讲授法
举例法
20min
指令流水原理
多媒体
讲授法
举例法
15min
流水线性能
多媒体
讲授法
举例法
10min
小结
多媒体
讲授法
10min
作业布置
8.28.38.4
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
CPU的功能和结构不好理解,所以要对学生耐心讲解,并且多带领学生练习。
教案12
第12次课2学时
课目、课题
指令周期
教学目的
和要求
通过本节课的学习,学生需要掌握指令周期:
指令周期的基本概念、指令周期的数据流、指令流水的原理和影响流水性能的因素
重点
难点
重点:
指令周期。
难点:
指令集的数据类型和寻址模式。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
指令周期的基本概念
多媒体
讲授法
15min
指令流水原理
多媒体
讲授法
举例法
5min
影响流水性能的因素
多媒体
讲授法
举例法
20min
流水线中的多发技术
多媒体
讲授法
举例法
15min
流水线性能
多媒体
讲授法
举例法
20min
流水线的结构
多媒体
讲授法
举例法
25min
小结
多媒体
讲授法
10min
作业布置
8.58.68.7
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
指令集的数据类型都是补码,下次将为什么是补码详细介绍一下,并再复习一下补码的表示方法。
教案13
第13次课2学时
课目、课题
中断系统
教学目的
和要求
通过本节课的学习,使学生们掌握中断系统的概念中断响应和中断服务程序入口地址的寻址
重点
难点
重点:
中断请求标记和中断判优逻辑。
难点:
中断响应
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
复习上节课容
多媒体
讲授法
5min
中断的概念
多媒体
讲授法
举例法
15min
中断服务程序入口地址的寻址
多媒体
讲授法
举例法
10min
中断请求标记和中断判优逻辑
多媒体
讲授法
举例法
15min
中断响应
多媒体
讲授法
举例法
20min
保护现场和恢复现场
多媒体
讲授法
举例法
10min
中断屏蔽技术现场
多媒体
讲授法
举例法
20min
小结
多媒体
讲授法
举例法
10min
作业布置
8.98.10
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
讲述清楚,下次引领学生分析指令的结构。
教案14
第14次课2学时
课目、课题
第九章控制单元的功能
教学目的
和要求
通过本节课的学习,使学生们掌握微操作命令的分析:
取指周期、间址周期、执行周期、中断周期,控制单元的功能。
。
重点
难点
重点:
条微操作命令的分析
难点:
控制单元的功能。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
复习上节课容
多媒体
讲授法
5min
取指令周期
多媒体
讲授法
举例法
15min
执行周期
多媒体
讲授法
举例法
10min
中断周期
多媒体
讲授法
举例法
25min
控制单元的外特性)
多媒体
讲授法
举例法
20min
控制信号的举例
多媒体
讲授法
举例法
15min
控制方式
多媒体
讲授法
举例法
10min
小结
多媒体
讲授法
10min
作业布置
9.19.2
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
控制单元的作用和功能晦涩难懂,因此要就要教师仔细讲解。
教案15
第15次课2学时
课目、课题
第十章控制单元的设计
教学目的
和要求
通过本节课组合逻辑的设计、组合逻辑单元框图、组合逻辑设计步骤、微操作的节拍安排。
。
重点
难点
重点:
组合逻辑的设计。
难点:
微程序的设计。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
复习上节课容
多媒体
讲授法
5min
组合逻辑控制单元框图
多媒体
讲授法
举例法
15min
微操作的节拍安排
多媒体
讲授法
举例法
15min
组合逻辑设计步骤
多媒体
讲授法
举例法
20min
字符数统计的指令分析
多媒体
讲授法
举例法
20min
小结
多媒体
讲授法
10min
作业布置
10.110.2
主要
参考资料
《计算机系统概论》,YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编,梁阿磊等译,机械工业
课后自我总结分析
实例程序的讲解应该着重原理,先把原理讲清楚,例子的讲解会容易一些,学生理解起来也轻松一些。
教案16
第16次课2学时
课目、课题
微程序设计
教学目的
和要求
通过本节课的学习,了解程序设计:
微程序设计思想的产生、微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微程序的设计举例。
重点
难点
重点:
数据通路的基本部件。
难点:
指令周期个部件的工作流程。
教学进程
教学容
辅助手段
教学方法
时间分配
复习上节课容
多媒体
讲授法
5min
微指令的编码方式
多媒体
讲授法
举例法
15min
微指令序列地址的形式
多媒体
讲授法
举例法
15min
微指令格式
多媒体
讲授法
举例法
10min
微程序设计思想
多媒体
讲授法
举例法
15min
微程序控制单元框图