计算机组成原理教案Word文件下载.docx

计算机组成原理教案Word文件下载.docx

《计算机组成原理教案Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理教案Word文件下载.docx（83页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

1.2.1教学手段 8

1.2.2教学方法 9

1.3把前沿内容引进课堂 10

1.4教材与参考资料 10

1.5教学内容和安排 10

1.5.1课堂教学内容及安排 12

1）计算机系统概论（2学时） 12

（1）．教学内容 12

（2）．基本要求 12

（3）．重点和难点 12

2）运算方法和运算器（10学时） 13

（1）．教学内容 13

（2）．基本要求 13

（3）．重点和难点 13

3）存储器及存储系统（10学时） 13

（2）．基本要求 14

（3）．重点和难点 14

4）指令系统（4学时） 14

（1）．教学内容 14

（3）．重点和难点 15

5）中央处理器（10学时） 15

（1）．教学内容 15

（2）．基本要求 15

6）总线系统（2学时） 15

（2）．基本要求 16

（3）．重点和难点 16

7）输入输出系统（8学时） 16

（1）教学内容 16

（2）基本要求 16

（3）重点和难点 16

1.5.2实践教学及安排 16

1）运算器实验I 17

2）运算器实验II 17

3）．存储器及存储系统 18

4）．基础汇编语言程序设计 18

5）．微程序验证实验 19

6）．微程序设计实验 19

7）．输入输出系统 19

1.6研究型教学 20

1.6.1研究性教学训练载体的设计 20

1.6.2研究性教学实施计划 21

1.6.3.研究性专题指导书 22

研究性专题一：

多体交叉存储器设计 22

研究性专题二：

微程序控制器和微程序设计 22

研究性专题三：

中断控制器及中断服务程序设计 24

1.7成绩考核 25

二、章节教学设计 26

2.1第一章计算机系统概论教学设计 26

2.1.1教学内容介绍 26

2.1.2教学目的 26

2.1.3重难点分析 26

2.1.4案例 27

2.1.5教学方法和手段 27

2.1.6小结 27

2.1.7作业 27

2.2第二章计算机的发展及应用教学设计 28

2.2.1教学内容介绍 28

2.2.2教学目的 28

2.2.3教学方法和手段 28

2.3第三章系统总线教学设计 28

2.3.1教学内容介绍 28

2.3.2教学目的 28

2.3.3重难点分析 29

2.3.4案例 29

2.3.5教学方法和手段 29

2.3.6小结 30

2.3.7作业 30

第3章题5、8、14 30

2.4第四章存储器教学设计 30

2.4.1教学内容介绍 30

2.4.2教学目的 30

2.4.3重难点分析 31

2.4.4案例 31

2.4.5教学方法和手段 31

2.4.6小结 32

2.4.7作业 32

2.5第五章输入输出系统教学设计 32

2.5.1教学内容介绍 32

2.5.2教学目的 32

2.5.3重难点分析 33

2.5.4案例 33

2.5.5教学方法和手段 33

2.5.6小结 34

2.5.7作业 34

2.6第六章计算机的运算方法教学设计 34

2.6.1教学内容介绍 34

2.6.2教学目的 35

2.6.3重难点分析 35

2.6.4案例 35

2.6.5教学方法和手段 36

2.6.6小结 36

2.6.7作业 36

2.7第七章指令系统教学设计 36

2.7.1教学内容介绍 36

2.7.2教学目的 37

2.7.3重难点分析 37

2.7.4案例 37

2.7.5教学方法和手段 37

2.7.6小结 38

2.7.7作业 38

2.8第八章CPU的结构和功能教学设计 38

2.8.1教学内容介绍 38

2.8.2教学目的 38

2.8.3重难点分析 39

2.8.4案例 39

2.8.5教学方法和手段 39

2.8.6小结 39

2.8.7作业 39

2.9第九章控制单元的功能教学设计 40

2.9.1教学内容介绍 40

2.9.2教学目的 40

2.9.3重难点分析 40

2.9.4案例 40

2.9.5教学方法和手段 40

2.9.6小结 41

2.9.7作业 41

2.10第十章控制单元的设计教学设计 41

2.10.1教学内容介绍 41

2.10.2教学目的 41

2.10.3重难点分析 42

2.10.4案例 42

2.10.5教学方法和手段 42

2.10.6小结 42

2.10.7作业 43

三、教学单元设计 43

3.1教学单元1 43

3.2教学单元2 43

3.3教学单元3 44

3.4教学单元4 44

3.5教学单元5 45

3.6教学单元6 46

3.7教学单元7 46

3.8教学单元8 47

3.9教学单元9 48

3.10教学单元10 48

3.11教学单元11 49

3.12教学单元12 50

3.13教学单元13 50

3.14教学单元14 51

3.15教学单元15 52

3.16教学单元16 53

3.17教学单元17 54

3.18教学单元18 54

3.19教学单元19 55

3.20教学单元20 55

3.21教学单元21 56

3.22教学单元22 57

3.23教学单元23 57

3.24教学单元24 58

一总体教学设计

本课程讲述单机系统计算机各部件和系统的组成原理及其内部工作机制，使学生能够掌握计算机各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成整机系统的技术。

课程主要内容包括：

计算机的发展概况、计算机的分类和应用、计算机的层次结构；

计算机中数据的表示方法及其主要部件；

计算机内部的指令系统；

如指令格式、指令类型、寻址方式等、计算机内部的存储系统；

存储介质的存储原理以及今后的发展方向；

CPU的逻辑组成和工作过程；

常用输入/输出设备的结构和工作原理：

输入/输出系统的组成，CPU与外设间传送数据的控制方式等。

课程首先讲述xx依曼结构计算机的五大部件：

运算器、控制器、I/O和存储器系统。

然后，面向ALU和CU，从数据的表示方法、运算方法、运算部件、控制器讲述计算机的基本运行原理。

最后介绍硬布线逻辑和微程序控制器的原理。

课程按照由系统整体概貌介绍开始，沿着核心的部件CPU的功能展开，介绍运算器和控制器的工作原理，再分析控制器的设计方法和工作原理，由浅入深、循序渐进，使学生理解计算机各个部件的工作原理，教学整体思路的示意图如图1所示。

图1课程内容之间的关系图

1.1教学目的和要求

1、教学目标

计算机组成原理是计算机科学与技术专业的专业基础课程，其教学目标是：

理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。

理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。

通过本课程的学习，理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。

对计算机硬件新技术以及发展方向有一定的了解，为进一步学习计算机专业xx课程打下良好基础。

通过本课程的学习，学生应达到如下能力：

1.掌握计算机组成的基本理论知识和工程基础知识，了解计算机硬件的发展现状和趋势。

2.能够运用计算机组成的基本原理和方法，对计算机硬件系统中的实际问题进行分析、计算和设计。

3.具有不断自主学习和适应学科发展的能力。

2、教学要求

（1）了解计算机的发展历史和最新动态，形成对计算机整机系统总体的认识，掌握计算机各个部件的基本工作原理、基本思想与基本设计方法。

（2）理解计算机系统中硬件与软件的关系，具有一定的利用算法设计计算机功能部件的能力。

（3）掌握典型计算机系统中的控制器的设计方法，具备对整机系统进行分析设计的基本能力。

1.2教学手段和教学方法

1.2.1教学手段

（1）采用多媒体和板书配合，使用图片、视频等丰富教学演示，激发学生的学习兴趣。

（2）采用案例分析的方法，提高对计算机各个部件工作原理的认识。

（3）理论与实践相结合，加强实践教学，使学生在实验过程中，理解计算机各个部件的工作原理，提高对部件的设计开发能力。

（4）创建仿真环境，使学生能够对部件设计中相关的问题进行设计和调试，提高实验教学的效率。

（5）采用研究型的教学方法，引导学生进行研究型的学习，拓展学生的探索研究能力。

（6）利用网络教学平台进行翻转教学和混合式的教学。

1.2.2教学方法

（1）启发式和研究型的教学方法

计算机组成原理属于硬件类的课程，而通过语言描述硬件的构成和原理比较抽象，有时也不太好理解。

根据上课的同学都有数字电子技术基础的特点，为了提高学习效率，采用启发式的教学模式，以学习过的知识为基础，提出问题，并启发引导同学积极思维，调动学生学习的积极性、主动性和创造性，在引入计算机组成原理的知识点，达到举一反三、触类旁通的目的。

同时，设计适中的xx的研究题目，这些题目在书本、网络上没有直接的答案，促进自主学习的能力，提高学生分析问题和解决问题的能力。

（2）任务驱动式的教学法

针对每一章节的教学目标，都设置一定数量的问题和课后习题，采用任务式驱动教学法，增强学习目的性和针对性。

充分利用网络，对同学所做习题中出现的问题及时纠正、反馈，提高学习效率。

（3）理论与实践相结合

计算机组成原理课程的部分内容比较复杂，如微程序设计部分的内容，比较抽象，不易理解。

为了解决这些问题，一方面采用动画演示的方法，使学生提高感性认识。

另外，采用仿真的方法，提高教学效果。

提供给学生微程序设计的仿真环境，使他们在仿真环境中，通过跟踪指令的执行过程，理解计算机部件的控制过程和原理。

充分发挥实验室的作用，通过一系列的实验，使理论与实践相结合，同学通过实际的操作、通过电路和程序的设计、调试，达到课程的教学目标。

1.3把前沿内容引进课堂

在教学中与时俱进，优化课程内容，与计算机发展保持同步，注重介绍计算机系统的最新研究和应用进展。

主要介绍：

1）Cache；

2）流水线；

3）多体交叉存储器；

4）RISC；

5）MIPS等。

1.4教材与参考资料

教材：

xx．计算机组成原理．xx：

高等教育出版社，2011．

主要参考资料：

[1]

白中英．计算机组成原理．北京：

科学出版社，2010．

[2]

唐朔飞．计算机组成原理：

学习指导与习题解答．北京：

高等教育出版社，2006．

[3]

薛胜军．计算机组成原理．武汉：

华中科技大学出版社，2010．

[4]

薛胜军．计