《计算机组成原理》课程规范讲授Word文件下载.docx

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修读方式

必修

先修课程

C语言程序设计、数字电路

考核方式

根据课程内容与培养目标由课程组（授课教师）确定，包括考核方式、成绩构成比例、平时成绩的确定等。

考核方式为闭卷考试，总成绩=试卷成绩*0.7+平时成绩*0.15+实验成绩*0.15。

教材及主要教学参考书

教材：

唐朔飞编著．《计算机组成原理》（第2版）．高等教育出版社，2013.

主要参考书：

白中英，戴志涛编著.《计算机组成原理》（第5版）.科学出版社，2013.

课程简介

《计算机组成原理》是计算机科学与技术本科教学中一门重要的专业基础课，是《操作系统原理与设计》、《嵌入式系统》等课程的先修课程。

课程以阐述原理为主，讲述了计算机系统及其各功能部件的工作原理以及逻辑实现、计算机系统及其各功能部件的设计原理以及并行处理技术。

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。

能力培养任务

通过这门课程的学习，使学生学懂简单、完整的单台计算机的基本部件和整机系统组成，掌握计算机各部件的连接关系和工作原理，了解计算机系统结构的入门知识，掌握使用和维护计算机系统的基本技能。

一、课程概况

二、课程知识、能力体系

《计算机组成原理》课程知识（能力）体系

序号

知识单元描述

知识点

对应能力

要求

1

计算机系统概论

计算机软硬件概念

熟悉计算机系统的组成

2

了解

计算机系统的层次结构

掌握

计算机硬件的主要技术指标

熟悉

系统总线

总线概念及其特点

掌握总线的概念及其特点

6

总线分类

三大总线（地址总线、数据总线、控制总线）

总线标准及其性能指标

总线仲裁

存储器

存储器分类及其特点

了解存储器分类、掌握各类存储器的工作原理

10

存储器的层次结构

主存的结构及工作原理

主存与CPU的连接方式

Cache的结构及工作原理

Cache-主存地址映射机构

数据校验（奇偶校验、循环冗余校验、汉明码）

4

输入输出系统

I/O设备分类

了解输入输出系统的组成，掌握CPU与各种外设的控制方式

常用I/O设备的工作原理

I/O接口

程序查询方式

程序中断方式

DMA方式

5

计算机的运算方法

二进制与十进制、八进制、十六进制转换规则

熟练掌握机器数的定点运算与浮点运算

原码、补码、反码、移码

定点数和浮点数

定点运算

浮点四则运算

算术逻辑单元

指令系统

指令的结构

掌握指令的组成及其指令扩展的方法

指令操作码的扩展

寻址方式

指令系统设计

7

CPU的结构和功能

寄存器概念及其分类

熟悉CPU的组成及其指令流水的工作原理

指令周期

指令流水原理

中断系统

“要求”指学生对知识、能力掌握的熟练程度，填写：

了解、熟悉、掌握。

三、教学内容及基本要求

理论教学部分（按章节顺序填写）学时：

第一、二章

计算机系统概论&

计算机的发展及应用

教学目的

和要求

要求学生能通过本章学习可以了解计算机的应用领域和发展趋势，熟悉计算机的工作原理和冯诺依曼计算机的组成，掌握一台完整的计算机系统应该由哪些部分组成。

重点和难点

重点：

冯诺依曼计算机特点、计算机系统的层次结构、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

“三基”分析

基本知识：

计算机系统的组成

基本理论：

冯诺依曼计算机的组成

基本方法：

通过多媒体手段，结合形象的举例，使学生明白一台完整的计算机系统由哪几部分组成

教学内容与

学时分配

1．计算机软硬件的概念（5分钟）

2．计算机系统的层次结构（10分钟）

3．冯诺依曼计算机的特点（30分钟）

4.计算机硬件的主要技术指标（20分钟）

5.计算机硬件主要技术指标的运算方法（25分钟）

教学方法与

教学手段

教学方法：

讲授法、讨论法、任务驱动教学法

教学手段：

板书+多媒体

本章思考题

课后习题P191.2、1.4、1.5、1.6、1.7

主要

参考资料

白中英，戴志涛编著.《计算机组成原理》（第5版）.科学出版社，2013

备注

制定者：

黄建昌

第三章

要求学生通过本章学习能够理解总线的有关概念，了解总线的结构与接口，从而掌握总线的特性、性能指标。

总线的基本概念、系统总线、总线性能指标

地址总线与存储单元之间的关系

总线的概念

总线的分类及其特点

系统总线的特点

1．总线的概念、作用及其连接各部件的方式（45分钟）

2．总线的分类：

片内总线、系统总线、通信总线（45分钟）

3．系统总线分类及其三大总线（地址总线、数据总线、控制总线）的特点（90分钟）

4.总线的特性及性能指标（45分钟）

5.总线仲裁和数据传送控制（45分钟）

课后习题P663.2、3.3、3.6、3.14、3.15

第四章

要求学生通过本章学习能了解存储器的分类，能说出存储器的性能指标，掌握存储系统的设计方法，理解主存、Cache的工作原理。

主存与CPU的连接、数据校验、Cache-主存地址映射

存储容量的扩展、数据校验的应用

存储器分类

存储器的工作原理

掌握数据校验的编码方法

1．存储器的层次结构理解（20分钟）

2．主存技术指标的理解及其运算（25分钟）

3．半导体存储芯片的基本结构（45分钟）

4.半导体存储芯片的译码驱动方式（45分钟）

5.随机存取存储器的基本单元电路工作原理（45分钟）

6.存储容量的扩展（字扩展、位扩展、字位扩展）（90分钟）

7.Cache的基本结构及其工作原理（30分钟）

8.Cache-主存地址映射方式的理解及其运算（60分钟）

9.奇偶校验、循环冗余校验、汉明码校验机制的理解及其应用（90分钟）

课后习题P1504.4、4.5、4.6、4.7、4.10、4.14、4.16、4.28、4.29、4.30、4.31、4.32、4.41、4.42

第五章

通过本章学习，知道几种外设的信息交换方式，能描述程序查询方式的工作原理，理解程序中断方式，了解DMA方式和通道方式的工作原理。

常用I/O设备的功能和基本工作原理、I/O接口功能和组成、I/O设备与主机交换信息的控制方式

程序查询方式、程序中断方式、DMA方式

输入输出系统的组成

CPU与外设的控制方式

通过举例明确控制方式的工作特点

一、输入输出系统的组成（30分钟）

二、常用I/O设备（键盘、鼠标、显示器）工作原理（90分钟）

三、I/O接口（60分钟）

1.接口的基本组成

2.接口的基本功能

四、程序查询方式接口电路及其工作过程（45分钟）

五、程序中断方式（135分钟）

1.中断的概念

2.程序中断方式的接口电路及中断处理过程

3.中断服务程序的流程

六、DMA方式（90分钟）

1.DMA接口的功能和组成

2.DMA的工作过程

3.DMA方式的特点

课后习题P2125.1、5.11、5.16、5.20

第六章

通过本章学习掌握定点加减法运算和浮点数的四则运算，理解定点数和浮点数在计算机内的表示方法，能够熟练运用各种进制数制间的转换规则进行转换。

定点数和浮点数的表示、定点运算、浮点四则运算、算术逻辑单元

定点数和浮点数在机器中的表示形式理解

机器数的表示形式

定点运算、浮点运算

掌握运算规则

一、原码、补码、反码、移码的表示及其转换（90分钟）

二、定点数和浮点数在机器中的表示（90分钟）

三、定点运算（180分钟分钟）

1.移位运算

2.加法与减法运算

3.乘法运算（原码一位乘、补码一位乘）

4.除法运算

四、浮点四则运算（45分钟）

1.浮点数的加减运算

五、算术逻辑单元（45分钟）

1.ALU电路工作原理

课后习题P2906.4、6.5、6.12、6.17、6.19

第七章

通过本章学习了解指令的类型，理解并掌握指令的格式以及指令的寻址方式。

指令的格式、指令操作码的扩展、寻址方式

指令操作码的扩展方法

指令系统的组成及其类型

如何扩展指令

掌握指令的寻址方式

1．指令的一般格式（30分钟）

2．指令操作码的扩展方法（90分钟）

3．数据在存储器的存放形式（60分钟）

4.寻址方式（90分钟）

课后习题P3357.6、7.9、7.10、7.16

第八章

通过本章学习了解CPU的内部结构和基本功能，理解寄存器的概念，掌握指令流水的原理以及中断系统工作过程。

指令周期、指令流水、中断系统

指令流水原理的理解

CPU的结构

CPU内部部件工作原理

掌握指令流水的工作原理

1.CPU基本功能的理解（30分钟）

2.CPU的寄存器概念及分类（30分钟）

3．指令周期的基本概念（30分钟）

4．指令流水原理（60分钟）

5.中断系统（30分钟）

课后习题P3708.1、8.2、8.5、8.8