《《计算机组成与结构》教学大纲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《计算机组成与结构》教学大纲（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、计算机组成与结构教学大纲课程编号： 课程名称：计算机组成与结构课程基本情况：1学分：4 学时：68（课内学时60，课内实验：8）2课程性质：专业基础课3适合专业：计算机科学与技术、 适用对象：本科信息管理与信息系统4先修课程：计算机导论、数字逻辑电路、汇编语言5首选教材：顾浩、赵宝华计算机组成原理高等教育出版社2006.7 顾浩、姜永辉计算机组成原理题解与实验指导高等教育出版社2006.7 备选教材：蒋本珊.计算机组成原理.清华大学出版社，2004年6考核形式：闭卷考试7教学环境：多媒体教室及实验室一、教学目的与要求计算机组成与结构是计算机科学与技术专业的主干课程之一，具有专业基础课和专业的双
2、重作用。其地位是起着承上起下的作用，其前期课程为计算机导论、数字逻辑电路和汇编语言。通过本课程的学习，使学生能掌握计算机系统的基本概念和基本工作原理，了解各主要部件的硬件结构、相互联系和作用，从而对整个计算机系统从硬件角度有一个完整的了解，为学习后继课程及今后对计算机的应用和开发打下良好的基础。本课程以计算机系统结构为主线，以计算机原理为重点.，通过本课程的教学使学生掌握计算机系统的组织和结构、计算机的基本工作原理、计算机各部分的组成、原理、新技术和新方法，进一步培养学生的逻辑思维和推理能力，启迪学生的创新意识，锻炼学生的动手能力，促使学生全面素质的提高。二、教学内容及学时分配课程内容及学时分
3、配表章节教学内容学时课内讲授课内实验第一章计算机系统概论44第二章数字电路基础和计算机中的逻辑部件4(6)42(信息)第三章信息表示与运算基础66第四章存储系统14122第五章中央处理器16124第六章外部设备66第七章输入输出系统88第八章总线系统4(6)42(计算机)第九章计算机系统结构的发展（自学）00期中考查22复习,答疑22合计68608实验一数字电路实验(仅对信息专业)22实验二存储器读写操作22实验三汇编语言程序设计和上机过程22实验四8位算术逻辑运算22实验五总线系统(仅对计算机专业)2硬件实训详见实验教学大纲12不计其内三、教学内容安排第一章计算机系统概论【教学目的】本章是对
4、计算机系统的基本概貌的叙述。通过本章的学习，要了解整个计算机系统由硬件和软件两大部分组成，其中硬件包括运算器、控制器、存储器、输入与输出设备等五大功能部件，通过“总线”相互连成一个完整的硬件系统，要重点掌握每一功能部件的基本功能；软件部分包括系统软件、应用软件和程序设计语言，要了解计算机系统的层次结构，及软件在计算机中的作用；要领会冯.诺依曼提出的存储程序的概念；要了解计算机的发展简史及计算机应用的几大领域。【教学重点】1. 计算机系统简介2图灵机3计算机的基本组成4计算机系统的性能指标【教学难点】图灵机、计算机组成与结构的关系、兼容性【教学方法】课堂讲授【教学内容】第一节 计算机系统简介一、
5、计算机系统简介（带*为教学难点）（一）计算机的硬件和软件的概念：计算机的功能是通过软件和硬件共同发挥的，硬件好比计算机的“驱体”，而软件犹如计算机的“灵魂”，两者相辅相成、互相渗透，在功能上并无严格的分界线。（二）计算机系统的层次结构：用层次结构的观点去看待和分析计算机。（三）计算机体系结构与计算机组成*计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。第二节 图灵机（简单介绍）一、图灵机简介图灵的研究结果：可计算性图灵可计算性。二、图灵机的基本模型*第三节 计算机的基本组成一、 冯诺依曼计算机的特点：着重讲解“存储程序“的概念。二、计算机的主要部件：对五大部件作总体概貌性的介绍。（一）输入设备：输入设备
6、的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中，并将它们转换成计算机内部能识别和接受的信息形式。（二）输出设备：输出设备的功能可将机器运算结果以人或其它设备能接受的形式送出计算机。（三）存储器：存储器是用来存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置，也是计算机能够实现“存储程序控制”的基础。（四）运算器：用来完成对信息的算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。（五）控制器：控制器是整个计算机的指挥中心，用来存放数据和程序，其功能是按照人们预先确定的操作步骤，控制计算机的各部件，实现有条不紊的自动工作。三、计算机的总线结构：着重讲解总线的重要地位及总线的两大特点。四、计算机的工作过程*
7、使学生对计算机的工作原理和过程有初步了解。（一）程序：程序是为求解某个特定问题而设计的指令序列。（二）指令：程序是由指令组成的。指令是机器所能识别的一组编制成特定格式的代码串，它要求机器在一个规定的时间段（指令周期）内，完成一组特定的操作。（三）指令的执行：指令规定的内容是通过控制器执行的，或者说控制器是按照一条指令的内容指挥操作的。（四）计算机的解题过程：在机器一级的程序设计，就是按照解题要求在机器指令系统中选择并有序组合解题需要的指令序列的过程。第四节 计算机的主要性能指标 要讲清各性能指标间的关系。一、主频：主频即时钟频率，是指计算机的CPU在单位时间内发出的脉冲数目。它在很大程度上决定
8、了计算机的运行速度。二、机器字长：机器字长是指CPU一次能处理数据的位数，它是由加法器、寄存器的位数决定的，所以机器字长一般等于内部寄存器的位数。字长标志着精度，字长越长，计算的精度越高，指令的直接寻址能力也越强。三、主存容量：主存容量是指一个主存储器所能存储的全部信息量。四、运算速度：运算速度是一项综合性指标，它与许多因素有关，如机器的主频、执行何种操作及主存本身的速度等。对运算速度的衡量有不同的方法。五、兼容性*：兼容性是指一台设备、一个程序或一个适配器在功能上能容纳或替代以前版本或型号的能力，【复习思考题】1兼容性是计算机的一个重要性能，请解释一下何为向上兼容？2按照冯诺依曼原理，现代计
9、算机应具备哪些功能？3如何理解软、硬件之间的等价性？4主教材中第一章的习题5本教材配套的计算机组成原理题解与实验指导中第一章的补充习题第二章 数字电路基础和计算机中的逻辑部件【教学目的】本章主要介绍数字电路和逻辑设计的基础知识，是下一步学习计算机组成原理的先修内容。本章在简要介绍半导体和二极管的入门性知识、双极型和MOS型三极管的伏安特性之后，对三种基本逻辑门电路进行原理性的叙述，并用真值表和逻辑表达式对其逻辑功能进行描述。本章的逻辑部件部分，主要介绍最常用的中小规模逻辑电路，力求做到线路的逻辑设计和计算机组成原理的知识能有机地结合。本章的最后部分简单介绍了现场可编程器件的工作原理及其应用。【
10、教学重点】1 数字电路基础2 布尔代数和基本逻辑门电路3 组合逻辑电路4 时序逻辑电路【教学难点】数字电路的分析、布尔代数的运用【教学方法】课堂讲授【教学内容】第一节 数字电路基础一、数字电路基础（对计算机专业学生只作简单介绍）（一）半导体材料和晶体二极管简介（二）双极型三极管的结构及其伏安特性（三）MOS管的结构及其伏安特性第二节 布尔代数和基本逻辑门电路一、布尔代数基础知识（一）布尔代数的基本运算定律（二）逻辑函数化简举例（三）真值表与布尔代数式的关系二、基本逻辑运算和基本逻辑门电路（一）“与”运算和“与门”（二）“或”运算和“或门”（三）“非”运算和“非”门（四）正逻辑与负逻辑第三节 组
11、合逻辑电路一、 基本逻辑门（一） “缓冲门”（二） “与-非门”（三） “或-非门”（四） “异或门”（五） “同或门”（六） “三态门”：重点介绍二、 数据选择器三、 译码器第四节 时序逻辑电路一、 基本R-S触发器二、 D触发器和J-K触发器（一） D触发器：重点（二） J-K触发器（三） 边沿触发器的特点三、 寄存器（一） 移位寄存器：左移寄存器和左移寄存器（二） 计数器：行波计数器、同步计数器和环形计数器第五节 现场可编程器件一、 概述（一） 可编程序逻辑器件的基本结构（二） 可编程序逻辑器件的分类二、可编程只读存储器PROM（Programmable ROM）（一）PROM的基本结构
12、（二）采用PROM的组合逻辑设计三、可编程逻辑阵列（一）PLA的基本结构（二）采用PLA实现组合逻辑设计四、可编程阵列逻辑PAL和通用阵列逻辑GAL（一）可编程阵列逻辑PAL（二）通用阵列逻辑GAL【复习思考题】1主教材中第一章的习题2本教材配套的计算机组成原理题解与实验指导中第一章的补充习题第三章 数字电路基础和计算机中的逻辑部件【教学目的】本章是数字计算机设计与应用的基本理论之一，要求能熟练掌握并运用自如。通过本章的学习，要掌握计算机内最常用的信息编码方案，包括中西文字符编码、逻辑型数据的表示、数值型数据的表示与编码、不同进制数据间的转换、二进制数据算术与逻辑运算规则；要搞清定点数、浮点数
13、的概念，能写出定点数、浮点数的表示范围；搞清真值、原码、补码、反码和移码的概念，能准确、熟练地表示和转换；要掌握十进制有权码中最常用的BCD码的编码与用法；了解几种常用的数据校验码（奇偶校验码、循环冗余码）的生成和校验方法。【教学重点】1常用的进位计数制及其相互转换2数值数据的表示和运算3非数值数据编码4十进制数的编码5数据校验码6其他信息的表示【教学难点】数值数据的表示和运算、数据校验码【教学方法】课堂讲授【教学内容】第一节 常用的进位计数制及其相互转换一、 常用的进位计数制（一）数制的概念（二）数制转换R进制数转换成十进制数，十进制数转换成R进制数，二进制数转换为十六进制数，十六进制转换成
14、二进制数（三）二进制算术二、数值数据的表示和运算（一）机器数：机器数与真值的概念、无符号数和符号数、原码表示法、反码、补码、原码、补码、反码的比较与转换和移码（二）机器数的定点与浮点表示法：定点数表示法、浮点数表示法三、非数值数据编码（一） ASCII字符编码（二）汉字编码四、十进制数的编码五、 数据校验码（一） 奇偶校验码（二）海明校验码（三） 循环冗余校验码六、其他信息的表示（一）语音的计算机表示方法（二）位图图像的计算机表示方法（三）图形的计算机表示【复习思考题】1.习题集第三章判断题1-52.习题集第三章综合题1-5第四章 存储系统【教学目的】本章教学的要求是使学生掌握分级存储体系的形成，包括存储系统的性能要求、分层结构、虚拟存储器和Cache-主存结构；主存储器组成，包括理解存储器（RAM和ROM）存取信息的原理、组成与工作过程；熟练掌握用不同容量的存储器芯片组成满足一定
