《计算机组成原理》教学大纲Word格式.docx

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教学具体内容及学时分配

第一章概论（2学时）

教学目标与要求:

通过学习本章，使学生了解计算机硬件、软件得概念与计算机得基本组成，从总体上认识计算机。

1.了解计算机得分类与应用领域；

2.了解计算机硬件得概念与基本组成；

3.了解计算机层次结构。

教学重点与难点:

本章重点：

计算机硬件、软件得概念与计算机得基本组成。

无难点。

教学方式：

课堂讲授2学时。

第一节计算机系统简介（0、5学时）

一、计算机系统简介计算机软件、硬件概念。

二、计算机层次结构将计算机得层次结构。

第二节计算机得基本组成（1学时）

一、数字计算机得硬件组成介绍数字计算机得基本组成.

二、计算机得工作步骤介绍数字计算机得工作步骤.

第三节计算机硬件得主要技术指标（0、5学时）

计算机硬件得主要技术指标。

复习与思考题：

1.数字计算机如何分类?

2.数字计算机主要应用有哪些?

3.数字计算机得主要组成部分有哪些？

4.计算机得系统软件包括哪几类？

第二章总线系统（2学时）

通过学习本章，使学生掌握总线得概念与基本技术，掌握当前流行得PCI总线得结构。

1.掌握总线得特性与性能指标；

2.掌握单机系统中总线结构得基本类型；

3.掌握总线传送信息得方式；

1.总线得特性与性能指标；

2.总线得仲裁方式与定时方式;

本章难点：

总线得仲裁方式与定时方式.

课堂讲授2学时。

第一节总线得概念（1学时）

一、总线得基本概念介绍总线得特性与总线带宽。

二、总线得连接方式介绍单机系统总线结构得三种类型。

三、总线结构对计算机系统性能得影响

介绍总线结构对计算机得最大存储容量、指令系统与吞吐量得影响

第二节总线分类（1学时）

介绍片内总线、系统总线、通信总线。

复习与思考题:

1.总线得特性有哪些？

如何计算总线带宽？

2.片内总线、系统总线、通信总线区别.

第三章运算方法与运算器（16学时）

通过学习本章,使学生掌握各种数据、字符在计算机中得表示方法，掌握运算器得功能、组成与工作原理。

1.掌握定点数、浮点数、字符与汉字得表示方法,数得机器码表示；

2.掌握定点加、减法运算、定点乘除法运算、浮点加、减法运算得实现方法;

3.掌握定点运算器、浮点运算器得基本结构与工作原理。

本章重点:

1.定点数、浮点数得表示方法、数得机器码表示;

2.定点加减法运算、定点乘除法运算、浮点加减法运算；

3.定点运算器。

本章难点：

定点乘除法运算、浮点加减法运算。

课堂讲授14学时，习题课2学时.

第一节无符号数与有符号数（1学时）

一、无符号数介绍无符号数表示法

二、有符号数

介绍无符号数表示法

第二节数得定点表示与浮点表示（2学时）

一、数得定点表示介绍数得定点表示。

二、数得浮点表示介绍数得浮点表示。

第三节定点运算（8学时）

一、补码加法介绍补码加法公式。

二、补码减法介绍补码减法公式.

三、溢出概念与检测方法介绍溢出得概念、溢出得两种检测方法：

双符号位法与单符号位法

四、基本得二进制加法/减法器

介绍行波进位得补码加法/减法器.

五、原码乘法

介绍原码乘法运算过程。

六、原码除法介绍原码除法运算过程.

第四节浮点四则运算（2学时）

一、浮点加法、减法运算介绍浮点加、减法运算得操作过程二、浮点乘法、除法运算介绍浮点乘法、除法运算规则与浮点乘、除法运算步骤

一、逻辑运算介绍逻辑非运算、逻辑加运算、逻辑乘运算与逻辑异或运算。

二、多功能算术/逻辑运算单元

介绍多功能算术/逻辑运算单元ALUW基本思想、逻辑表达式,还介绍了ALU芯片74181与先行进位发生器74182得逻辑电路。

1.已知一个数得原码，如何求它得补码？

2.试说明乘法器原理。

3.试说明不恢复余数阵列除法器得工作原理.

4.试说明多功能算术/逻辑运算单元得基本思想。

5.试说明浮点加、减法运算得操作过程。

第四章存储系统（10学时）

教学目标与要求：

通过学习本章,使学生掌握各类半导体存储器得工作原理与特性、主存储器容量得扩充方法、多级存储器得层次结构。

1.掌握主存储器得主要技术指标；

2.掌握静态MOS?

储器、SRAM得结构与工作原理；

3.掌握动态M◎存储器，EPROM得工作原理；

4.掌握SRAM、EPR3与CPU连接得方法；

5.掌握Cache得工作原理、主存与Cache得地址映射方式；

教学重点遇难点:

1.各类半导体存储器得工作原理；

2.主存储器容量得扩充方法；

3.虚拟存储器；

4.多级存储器得层次结构。

1.主存储器容量得扩充方法；

2.虚拟存储器。

课堂讲授8学时，习题课2学时.

第一节存储器概述（1学时）

一、存储器分类介绍存储器得作用与存储器得五种分类方法.

二、存储器得分级结构介绍多级存储系统得层次结构与每级存储器得职能.

三、主存储器得技术指标介绍主存储器得主要技术指标。

第二节主存储器（4学时）

一、SRAM存储器

主要介绍SRAM存储器得原理、SRA4存储器得结构、SRAM存储器芯片与CPU得连接方式。

二、DRAM存储器

介绍DRAM存储元得工作原理、DRAM存储器芯片与DRAM!

刷新。

三、主存储器与CPU得连接

第三节Cache存储器（2学时）

一、Cachc基本原理

介绍Cache得功能、工作原理、Cache得命中率。

二、主存与Cache得地址映射介绍三种映射方式：

全相联映射、直接映射与组相联映射.

三、替换策略

介绍常用得三种替换算法。

四、Cache得写操作策略介绍三种写操作策略。

五、奔腾PC机得Cache

奔腾PC机采用两极Cache结构，集成在CPU内得就是一级Cache,安装在主板上得就是二级Cache。

第四节辅助存储器（1学时）

一、硬盘得原理介绍硬盘得储存原理.复习与思考题:

1.在设计主存储器时，如何将存储器芯片与CPU连接?

2.在三级存储器体系结构中，各级存储器得职能就是什么？

3.主存与Cache得地址映射方式有那三种？

4.试说明段页式虚拟存储器地址变换过程。

第五章指令系统（7学时）

通过学习本章，使学生掌握指令得格式、地址码得结构、指令与数据得寻址方式、指令得类型，为下一章分析CPU得组织打下基础。

1.掌握指令得格式与地址码得结构；

2.掌握指令与数据得寻址方式;

3.掌握堆栈得概念与两种堆栈得结构；

4.掌握指令得分类;

5.掌握精简指令系统得特点。

指令得格式、地址码得结构与寻址方式。

本章无难点。

课堂讲授6学时,习题课1学时.

第一节机器指令（0、5学时）

一、机器指令格式介绍机器指令格式。

二、机器指令字长

介绍机器指令字长.

第二节操作数类型与操作类型（1、5学时）

一、操作数类型

二、操作类型

第三节指令与数据得寻址方式（3学时）

一、指令得寻址方式

指令得寻址方式有两种：

一种就是顺序寻址方式,另一种就是跳跃寻址方式二、操作数得寻址方式

介绍了九种寻址方式。

三、寻址方式举例

第四节RISC与CISC（1学时）

一、RISC介绍介绍RISC概念。

二、CISC介绍介绍CISC概念.

1.试说明指令操作码、地址码得功能与地址码得结构

2.试说明操作数得寻址方式有哪几种。

3.试说明存储器堆栈进栈与出栈得操作过程。

通过学习本章，使学生掌握CPU得功能与逻辑组成，从指令流程与微操作命令序列这两个层次上懂得计算机就是如何工作得。

1.掌握CPU得功能与基本组成；

2.掌握指令得执行过程;

3.掌握微程序控制器得工作原理；

4.掌握机器指令与微指令得关系；

5.掌握微程序设计技术。

CPU得功能与基本组成；

微程序控制器得工作原理；

微程序设计技术.

微程序设计技术。

课堂讲授19学时,习题课4学时.

第一节CPU得功能与结构（2学时）

一、CPU得功能

介绍CPU四个方面得功能。

二、CPU得基本组成介绍控制器、运算器得组成与功能.

三、CPU中得主要寄存器

介绍CPU中六类寄存器得作用。

四、操作控制器与时序产生器操作控制器有三种类型，其作用就是在各寄存器之间建立数据通路；

时序产

生器得作用就是对各种操作实施时间上得控制。

第二节指令周期（2学时）

一、指令周期得基本概念

介绍指令周期得概念与指令周期、CPU周期、时钟周期三者之间得关系二、CLA指令得指令周期

CLA就是一条非访内指令，分析这条指令得执行过程。

三、ADD指令得指令周期

ADD就是一条访内存指令，分析这条指令得执行过程。

四、STA指令得指令周期

STA就是一条访问内存得存数指令,分析这条指令得执行过程。

五、NOP指令与JMP指令得指令周期

分析NOP指令与JMP指令得执行过程。

六、用方框图语言表示指令周期介绍如何用方框图语言来表示机器指令得周期。

第三节指令流水（2学时）

、指令流水原理

、影响流水线性能因素

第四节中断系统（2学时）

中断系统工作过程。

第五节控制单元得功能（4学时）

一、微操作命令得分析

介绍取指令周期、间址周期、执行周期、中断周期

二、控制单元得功能

介绍控制单元特性、控制方式。

第六节控制单元得设计（5学时）

一、微程序设计思想

二、微程序控制单元工作原理

三、微指令得编码方式

四、微指令格式

微指令格式大体上分为两类：

水平型微指令与垂直型微指令。

介绍了每种微指令得格式.

第七节控制单元得设计举例（2学时）

微程序设计举例。

1.试说明CPU得功能与基本组成。

2.试说明微命令、微操作、微指令与微程序得概念。

3.微程序控制器由哪三部分组成？

每部分得作用就是什么？

4.试说明机器指令与微指令得关系.

5.微命令编码有哪几种方法?

参考文献:

1、王爱英，《计算机组成与结构》，第二版,清华大学出版社，1996

2、俸远祯,《计算机组成原理》,修订本，电子工业出版社,1997

3、王诚等，《计算机组成与设计》，第二版，清华大学出版社，2004