计算机组成原理课程大纲

计算机组成原理课程大纲
一、课程简介
本课程旨在介绍计算机组成的基本原理和体系结构，以及计算机硬件和软件之间的关系。

通过本课程的学习，学生将深入了解计算机的组成、工作原理以及各个组成部分之间的互联关系，为进一步学习和研究计算机科学相关领域奠定坚实基础。

二、教学目标
1. 掌握计算机体系结构的基本概念和关键技术；
2. 理解计算机硬件与软件之间的协同工作原理；
3. 掌握冯·诺依曼体系结构及其相关技术；
4. 理解计算机的运行原理和数据表示方式；
5. 掌握计算机指令系统的设计与实现方法；
6. 了解计算机存储器和输入输出设备的工作原理；
7. 熟悉计算机的中央处理器（CPU）和指令执行过程；
8. 理解计算机系统的性能评价和优化方法。

三、教学内容
1. 计算机组成与发展历程
1.1 计算机组成的概念和基本原理
1.2 计算机体系结构的历史演变
1.3 计算机发展的趋势和前沿技术
2. 冯·诺依曼体系结构
2.1 冯·诺依曼计算机模型与体系结构
2.2 存储程序与指令执行过程
2.3 冯·诺依曼计算机的优缺点与应用
3. 计算机硬件组成与工作原理
3.1 中央处理器（CPU）的组成与工作原理 3.2 存储器的类型、层次结构与访问方式
3.3 输入输出设备的分类和接口技术
4. 数据表示与运算
4.1 数字系统和编码方式
4.2 二进制运算与逻辑电路
4.3 浮点数表示和运算
5. 计算机指令系统的设计与实现
5.1 指令系统的概念和分类
5.2 指令的格式和编码方式
5.3 指令的执行和流水线技术
6. 计算机性能评价与优化
6.1 计算机系统性能指标
6.2 程序和算法的性能优化
6.3 计算机系统的并行处理与分布式计算
四、教学方法
本课程采用多种教学方法，包括：
1. 讲授：通过系统的理论讲解，向学生介绍计算机组成原理的基本概念和关键知识点；
2. 实践：通过实验、案例分析等实践活动，加深学生对计算机组成原理的理解和应用能力；
3. 讨论：组织小组讨论、学术研讨等形式，促使学生思考和交流，提高综合素质；
4. 课堂互动：通过提问、答疑等方式，加强学生与教师之间的互动和参与。

五、考核方式
1. 平时成绩：包括课堂表现、实验报告、小组讨论等；
2. 期中考试：对课程前半部分内容进行考核；
3. 期末考试：对课程全部内容进行综合考核。

六、参考教材
1.《计算机组成与设计：硬件/软件接口》- David A. Patterson，John L. Hennessy
2.《计算机体系结构：量化研究方法》- John L. Hennessy，David A. Patterson
3.《计算机组成与系统结构》- William Stallings
总结：
本课程以培养学生对计算机组成原理的深入理解和应用能力为目标，通过系统的理论讲解和实践活动，让学生掌握计算机体系结构、硬件
组成与工作原理、数据表示与运算、指令系统设计与实现等关键知识点。

通过考核方式的综合评价，促使学生全面提升对计算机组成原理
的掌握水平，为日后的学习和研究打下坚实基础。