郝王丽计算机组成原理教案Word文档格式.docx

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0学时

实习：

学分数

4

课型

专业基础必修课

任课教师

郝王丽

职称

助教

授课对象

软件1301-1306

基本教材和主要参考资料

使用教材：

《计算机组成原理》（第2版），唐朔飞编著，高等教育出版社

参考资料：

[1]《计算机组成原理》，白中英编著，科学出版社，2000.1

[2]《计算机组成原理》，张新荣，李雪威，于瑞国著，机械工业出版社，2009.3

[3]《计算机组成原理》（第2版），罗克露，俸志刚编著，电子工业出版社，2010.2

[4]《电子计算机组成原理》,蒋本珊著，北京理工大学出版社，2004.8

[5]《计算机组成原理》（第2版），蒋本珊编著，清华大学出版社，2008.9

[6]JohnL.HennessyandDavidA.Patterson,"

Computerorganizationanddesign,thehardware/softwareinterface"

MorganKaufmann,SecondEdition,1998

[7]PattersonandHennessy,"

ComputerOrganization&

Design:

theHardware/SoftwareInterface（2ndedition）"

MorganKaufmannPublishers.

教学目的和要求

《计算机组成原理》是软件工程专业本科教学中的一门重要专业基础课，是《计算机系统结构》、《操作系统》、《嵌入式系统原理及应用》等课程的先驱课程。

在计算机、网络工程和软件工程等专业的教学计划中占有重要地位和作用。

学习本课程旨在使学生掌握运算器、控制器、存储器的构成原理、指令流程、组合逻辑控制、微程序控制、I/O控制等内容；

了解数据信息的表示、运算方法与各类半导体存储器、辅助存储器，为更深入地学习后继课程打下基础。

教学重点、难点

了解：

计算机的软硬件概念，计算机系统的层次结构，计算机的发展史，总线概念及分类，RISC技术，CPU的功能和内部结构，微操作命令的分析，微程序设计。

理解：

计算机的工作过程，总线特性及性能指标，静态和动态RAM、ROM、Cache，I/O设备与主机的联系方式和信息传送控制方式，组合逻辑设计。

掌握：

冯诺依曼计算机的特点，总线结构，存储器的分类和层次结构，I/O接口的功能和组成及类型，机器指令的一般格式及其在存储器中的存放方式，机器指令中的寻址方式。

熟练掌握：

计算机硬件的主要技术指标，总线的判优控制和通信控制，Cache-主存地址映射及替换策略，主机与I/O交换的三种控制方式，计算机的运算方法，指令周期，指令流水及多发技术，中断系统的处理过程，控制单元的功能。

教学方式

●电子讲义为主：

概念和原理、程序及说明；

教材为辅。

●通过典型例题讲授基本概念和原理

教学进程

章序

讲课时数

实验时数

共计时数

第1章计算机系统概述

2

第2章计算机的发展及应用

第3章系统总线

6

第4章存储器

第5章输入输出系统

8

第6章计算机的运算方法

10

第7章指令系统

第8章CPU的结构和功能

第9章控制单元的功能

第10章控制单元的设计

总计

备注：

该课程在讲授期间，结合实例进行分析，所以对应的课时安排中需要灵活安排，具体放在哪次课中，根据学生的实际接受情况而定。

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，掌握冯.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

●冯.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

教学内容

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

举例法

15min

计算机组成和体系结构

10min

冯.诺依曼计算机特点

计算机的硬件框图

计算机解决问题上机前的准确

计算机解决问题上机运行

25min

计算机的硬件指标

小结

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，机械工业出版社

PPT+

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.冯.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内寄存器的位数有关。

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

教案3

第3次课2学时

第三章系统总线

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

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：

片内总线，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。

总线的作用，概念，连接各部件的方式

总线的分类：

片内总线，系统总线，通信总线

总线的特性及性能指标

总线中的系统总线

总线的作用及概念

各部件之间的互联方式

总线的分类：

片内总线

系统总线

通信总线

总线的功能

20min

总线的性能指标

总线标准

3.1,3.2,3.5,3.10,3.13,3.14

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8

第8次课2学时

第三章存储单元

讲授计算机中N型和P-型MOS晶体管的基本原理以及由它们组成的逻辑门，逻辑结构。

通过本章的学习，使同学们理解N型和P-型MOS晶体管的基本原理，掌握由P型和N型MOS晶体管如何组成逻辑门，包括非门、或门、或非门、与门和与非门。

掌握两种逻辑结构，组合逻辑结构和存储单元。

掌握如何由组合逻辑与存储单元构成时序逻辑电路。

掌握有限状态机。

最后，使同学们会看电路图，以及根据真值表会画电路图。

R-S锁存器的三种状态，门控D锁存器，由门控D锁存器组成的寄存器及内存。

由门控D锁存器组成的内存的读写和存取。

R-S锁存器的简介

R-S锁存器三种有效状态

门控D锁存器的简介

门控D锁存器的两种状态，写和读

寄存器的简介

寄存器的写

寄存器的读取

内存的简介

内存的写与读取

23,27

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

第三章时序逻辑电路

通过本章的学习，使同学们理解N型和P-型MOS晶体管的基本原理，掌握由P型和N型MOS晶体管如何组成逻辑门，包括非门、或门、或非门