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1、?计算机组成原理?教学大纲一、课程根本信息中文名称：计算机组成原理适用专业：计算机科学与技术，信息与计算科学，数学与应用数学课程类别：专业必修课总学时： 84 60 理论+ 24 实验总学分：4 3.5 理论+ 0.5 实验、课程简介本课程是计算机专业的核心专业根底课程，在计算机专业的各门课程中起着承上启下的重要作用。学生通过本课程的学习，可以从层次的观点，掌握计算机组成和运行机制方面的根本概念、根本原理、 根本设计和分析方法等系统知识，奠定必要的专业知识根底；可以从系统的观点，理解提高计算机整 机的硬软件性能和部件性能的各种可行途径，了解计算机系统中硬件、软件的功能划分和相互配合关 系，进而
2、初步了解从计算机系统结构的角度进一步提高系统性能的主体思想，能站在更高层次上思考 和解决工作中遇到的问题。学生通过本课程的学习，还可以培养学生从形象思维向抽象思维过渡，掌 握自顶向下分析和解决问题的能力，提高温故知新、举一反三和自主学习的能力，最终能把在“数字 电子技术、“汇编语言程序设计、“可编程逻辑器件等课程中所学的软、硬件知识有机地结合起 来，建立计算机整机系统的完整概念。三、相关课程的衔接预修课程：数字电子技术，汇编语言并修课程：计算机组成原理习题课，编译原理后修课程：计算机接口技术，单片机原理，计算机系统结构，可编程逻辑器件，操作系统原理四、教学的目的、要求与方法一教学目的计算机组成
3、是依据计算机体系结构，在确定并分配了硬件子系统的概念和结构和功能特性的根底 上，设计计算机各部件的具体组成及它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特点。即计 算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。本课程的教学目的是使学生掌握计算机原理的根本概念、根本原理、根本设计和分析方法，通过 实验教学努力提高学生在计算机硬件设计和实现方面的能力，适当了解提高计算机的部件和整机硬件 性能的各种可能途径，为下一步学习计算机体系结构奠定根底，并能对当前计算机的最新研究、开展 与应用趋势有一般性的了解。二教学要求依据本课程的性质、目的及任务，教学根本要求是紧扣多媒体教学、课后答疑、教学计算机实验几个主要环节
4、，要求学生系统地了解、熟悉和掌握以下几局部内容：1. 计算机系统的根本概念及层次结构2. 计算机部件的根本概念及组成原理3. 计算机整机的根本概念及构成原理三教学方法以课堂讲授为主，结合实验、例题、习题讲解，加强实验教学。五、教学内容实验内容及学时分配一。教学内容第一章计算机组成概述4学时1. 计算机系统的根本组成及其层次结构2. 计算机的体系结构、组成和实现3. 计算机系统的开展进步教学要求：1. 理解计算机系统的含义及层次结构；2. 理解计算机组成的根本概念，以及与体系结构、实现之间的关系；3. 理解计算机的组成结构；4. 了解系列机、兼容机概念；5. 了解计算机系统的开展进步。教学重点：
5、计算机的层次结构、计算机组成的根本概念及结构、计算机组成与体系结构及实现之间的关系。教学难点：计算机组成的根本概念及结构、计算机的层次结构。教学方法：课堂讲授，例题、习题讲解。第二章 数字电路根底和计算机中的逻辑器件4学时1. 组合逻辑及其应用；2. 时序逻辑及其应用；3. 现场可编程器件及其应用；4. 几个专用功能器件和存储器芯片的引脚图。教学要求：1. 复习组合逻辑及其应用、时序逻辑及其应用；2. 了解现场可编程器件及其应用。教学重点：现场可编程器件功能及其应用教学难点：现场可编程器件功能及其应用教学方法：课堂讲授，例题、习题讲解、教学计算机实验。第三章数据表示、运算算法和线路实现6学时1
6、. 数字化信息编码的概念和二进制编码知识汉明码、CRC码；2. 数据表示一常用的信息编码逻辑类型数据、字符类型数据、数据类型数据；3. 二进制数据的编码与运算算法原码、反码、补码、补码加/减法运算算法及电路实现、原码一位除法运算算法及电路实现、补码一位乘法/除法运算算法及电路实现。教学要求：1. 理解并掌握各种数据的表示方法；2. 了解汉明码、CRC码的定义及应用；3. 理解并掌握各种运算算法及电路实现。教学重点：各种数据的表示方法、各种运算算法及电路实现。教学难点：各种运算算法及电路实现。教学方法：课堂讲授，例题、习题讲解、计算机软件模拟实验学生课外自行实验。第四章运算器部件的组成与设计10
7、学时1. 运算器部件概述；2. 片位结构的运算器芯片 Am2901 ;3. 教学计算机运算器的设计与实现；4. 脱机和联机的运算器实验；5. 浮点点运算与浮点点运算器；6. 提高运算器部件处理能力的可行途径。教学要求：1. 理解定点运算器部件的根本功能、根本组成原理；2. 掌握定点运算器部件根本设计和实现方法；3. 理解并掌握片位结构的运算器芯片Am2901原理及应用；4. 掌握脱机和联机的运算器实验；5. 了解浮点运算与浮点点运算器；6. 了解提高运算器部件处理能力的可行途径。教学重点：定点运算器部件的根本功能、根本组成原理、根本设计和实现方法；片位结构的运算器芯片 Am2901 原理及应用
8、；脱机和联机的运算器实验；提高运算器部件处理能力的可行途径。教学难点：定点运算器部件的根本功能、根本组成原理、根本设计和实现方法；片位结构的运算器芯片 Am2901 原理及应用；脱机和联机的运算器实验。教学方法：课堂讲授，例题、习题讲解，专题讨论、教学计算机的硬件实验。第五章指令、指令系统和汇编程序设计8学时1. 指令格式和指令系统概述；2. 寻址方式概述；3. 指令系统举例重点是教学计算机指令系统说明；4. 汇编语言程序举例重点是教学计算机的汇编语言程序设计 教学要求：1. 理解指令格式和寻址方式；2. 掌握教学计算机的指令系统及汇编语言程序设计。教学重点：指令格式、寻址方式、教学计算机的指
9、令系统及汇编语言程序设计。教学难点：寻址方式、教学计算机的指令系统及汇编语言程序设计教学方法：课堂讲授，例题、习题讲解，教学计算机上机试验。第六章控制部件的组成与设计10学时控制器的功能、组成概述；1. 微过程控制器部件的组成与设计；2. 硬布线控制器部件的组成与设计；3. 硬布线控制器部件的组成与设计；4. 提高指令执行速度的可能性途径。教学要求：1. 理解控制器的功能、组成原理；2. 理解微程序控制器部件的组成原理，掌握微程序控制器的设计方法;3. 了解硬布线控制器部件的组成原理及设计方法；4. 了解硬布线控制器部件的组成与设计；5. 了解提高指令执行速度的可能性途径。教学重点：控制器的组
10、成原理、微程序控制器部件的组成原理及设计方法。教学难点：微程序控制器部件的组成原理及设计方法。教学方法：课堂讲授，例题、习题讲解，专题讨论、教学计算机硬件实验。第七章多级结构的存储器系统10学时1. 存储器系统原理三级结构、统一管理、调度一体化、存储速度、存储容量、单位价格2. 主存储器组成原理及实现技术教学计算机内存储器的组成与设计；3. 外部存储设备与磁盘阵列技术；4. 高速缓冲存储器 chace原理；5. 虚拟存储器原理；6. 提高存储器系统性能的可行途径。教学要求：1. 了解存储器系统原理；2. 理解主存储器部件的组成原理；3. 掌握教学计算机内存储器的组成原理与实现技术；4. 了解外
11、部存储设备与磁盘阵列技术；5. 了解高速缓冲存储器 chace原理；6. 了解虚拟存储器原理；7. 了解提高存储器系统性能的可行途径。教学重点：存储器系统原理、主存储器部件的组成原理及实现技术、高速缓冲存储器chace原理、虚拟存储器原理、提高存储器系统性能的可行途径。教学难点：主存储器部件的组成原理及实现技术、高速缓冲存储器chace原理、虚拟存储器原理。教学方法：课堂讲授，例题、习题讲解，专题讨论，教学计算机硬件实验。第八章 输入输出设备与输入输出系统8学时1 .输入输出系统概述；2 .计算机总线的构成原理；3. 输入输出接口的根本功能和一般组成；4. 常用的输入输出方法；5. 提高数据输
12、入输出能力和可靠性的可行途径。教学要求：1 . 了解输入输出系统及常用输入输出设备；2 .理解计算机总线的构成原理；3. 了解输入输出接口的根本功能和一般组成；4. 掌握常用的输入输出方法；5. 了解提高数据输入输出能力和可靠性的可行途径。教学重点：计算机总线的构成原理、输入输出接口的根本功能和一般组成、常用的输入输出方法、提高数据 输入输出能力和可靠性的可行途径。教学难点：计算机总线的构成原理、输入输出接口的根本功能和一般组成、常用的输入输出方法。教学方法：课堂讲授，例题、习题讲解，专题讨论、教学计算机硬件实验。二实验内容本课程安排了 6个实验，教师可根据教学需要，选做其中的3-5个。实验内
13、容包括：1. 教学计算机中的关键逻辑线路实验4或6学时；2. 监控程序与汇编语言程序设计4或6学时；3. 运算器部件实验4或8学时；4. 存储器部件实验4或8学时；5. 微程序控制器部件实验4或8学时；6. 多级嵌套的中断实验4或6学时。六、作业报告每章布置一次，作业内容视各章情况布置，每次3-5题。紧扣各章要求掌握的内容。七、课程考核课程通过平时考核、期中考查、期末闭卷考试相结合的方式考核学习效果，评定学生的综合成绩，综合成绩=平时成绩+期中成绩+期末成绩，平时成绩、期中成绩、期末成绩分别占40% 10% 50%考试内容不超出本大纲根本要求和所选择教材的范围，平时成绩包括课堂、作业和教学计算机实验完成情况等，期中考查以开卷随堂考试为主。八、教材及主要参考书1 王诚等.计算机组成与设计第三版.北京:活华大学出版社.2007年2 唐朔飞.计算机组成原理.北京：高等教育出版社3 白中英.计算机组成原理.北京：科学出版社4 Linda Null, Julia Lobur.黄河等译.计算机组成与体系结构.北京：机械工业出版社， 2006.85 Andrew S.TanenbaumM卫东等译.计算机组成-结构化方法.北京：人民邮电出版社，2006.76 潘松，潘明.现代计算机组成原理.北京：科学出版社，2007.27 王爱英.计算机组成与结构.北京：活华大学出版社，2002
