《计算机组成基础学习知识原理》教学方案计划大纲
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。
计算机组成原理课程教学大纲
计算机组成原理课程教学大纲计算机组成原理课程教学大纲一、课程概述“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生理解计算机系统的基本组成和工作原理，包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出（I/O）以及总线等基本组成部分。
通过本课程的学习，学生将掌握计算机硬件系统的组织结构、工作原理和设计方法，为进一步学习其他计算机硬件课程打下坚实的基础。
二、课程目标本课程的目标如下：1、理解计算机系统的基本组成，包括CPU、内存、I/O设备和总线等。
2、掌握计算机系统中的数据表示和运算方法，包括二进制数的表示、算术逻辑运算、机器指令等。
3、理解并掌握计算机系统中控制信号的产生和传递机制，包括时序、指令流程、异常处理等。
4、了解计算机系统的性能设计和评估方法，包括速度计频、吞吐量、响应时间等。
5、学习并掌握计算机组织结构的设计方法，包括硬件设计、操作系统设计、I/O接口设计等。
三、课程内容本课程将分为以下几个模块：1、计算机系统的基础知识：包括计算机系统的定义、分类、硬件组成等。
2、CPU的基本原理：包括CPU的组织结构、指令周期、时序等。
3、内存的基本原理：包括内存的组织结构、存储器的扩展、内存的控制等。
4、I/O设备的基本原理：包括I/O设备的组织结构、I/O控制方式等。
5、总线的基本原理：包括总线的组织结构、总线的通信协议等。
6、计算机系统的性能设计和评估：包括计算机系统的速度计频、吞吐量、响应时间等性能指标的设计和评估方法。
7、计算机系统的组织结构设计：包括硬件设计、操作系统设计、I/O 接口设计等。
四、教学方法本课程将采用以下几种教学方法：1、理论教学：通过讲解计算机系统的基本原理，帮助学生理解计算机组织的内部工作机制。
2、实验教学：通过实验操作，让学生实际操作计算机硬件，加深对理论知识的理解和掌握。
3、案例分析：通过分析实际计算机系统的组织结构，让学生了解计算机系统的实际应用和设计方法。
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、教学目标1. 了解计算机硬件系统的组成及功能2. 掌握数据的表示和运算方法3. 理解存储器的层次结构和工作原理4. 掌握中央处理器（CPU）的工作原理和性能指标5. 了解计算机的输入输出系统及其接口技术二、教学内容1. 计算机硬件系统计算机的组成输入输出设备存储器中央处理器（CPU）2. 数据的表示和运算数制转换计算机中的数据类型算术运算逻辑运算3. 存储器层次结构随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）硬盘存储器虚拟存储器4. 中央处理器（CPU）CPU的组成和结构指令集和指令系统指令执行过程CPU性能指标5. 输入输出系统输入输出设备I/O接口技术中断和直接内存访问（DMA）总线和接口三、教学方法1. 采用讲授法，讲解基本概念、原理和方法。
2. 结合实例分析，让学生更好地理解计算机组成原理。
3. 使用实验和实训，培养学生的实际操作能力。
4. 开展课堂讨论和小组合作，提高学生的分析和解决问题的能力。
四、教学资源1. 教材：《计算机组成原理》2. 课件：PowerPoint或其他教学软件3. 实验设备：计算机、内存条、硬盘等4. 网络资源：相关在线教程、视频、论文等五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业、实验报告等（30%）2. 期中考试：测试计算机组成原理的基本概念、原理和方法（30%）3. 期末考试：综合测试计算机组成原理的知识点和实际应用（40%）六、教学安排1. 课时：共计48课时，每课时45分钟。
第一章：8课时第二章：6课时第三章：10课时第四章：10课时第五章：4课时第六章：6课时第七章：6课时第八章：4课时第九章：4课时第十章：4课时2. 教学方式：讲授、实验、课堂讨论、小组合作等。
七、教学重点与难点1. 教学重点：计算机硬件系统的组成及功能数据的表示和运算方法存储器的层次结构和工作原理中央处理器（CPU）的工作原理和性能指标输入输出系统及其接口技术2. 教学难点：存储器的工作原理中央处理器（CPU）的指令执行过程输入输出系统的接口技术八、教学进度计划1. 第一周：计算机硬件系统概述2. 第二周：数据的表示和运算3. 第三周：存储器层次结构4. 第四周：中央处理器（CPU）5. 第五周：输入输出系统6. 第六周：综合练习与实验九、教学实践活动1. 实验：实验一：计算机硬件组成认识实验二：数据表示与运算实验三：存储器测试实验四：CPU性能测试实验五：输入输出系统实验2. 课堂讨论：讨论话题：计算机硬件技术的未来发展讨论形式：小组合作、课堂分享1. 课程结束后，对教学效果进行自我评估和反思。
计算机组成原理教学大纲
计算机组成原理教学大纲一、课程简介1.1 课程名称：计算机组成原理1.2 主讲人：XXX1.3 学时安排：总学时XXX，理论学时XXX，实践学时XXX 1.4 课程对象：计算机相关专业本科生1.5 前期知识要求：计算机基础知识、数据结构等二、课程目标2.1 知识点：- 掌握计算机组成原理的基本概念和核心要点- 理解计算机硬件系统的各个组成部分及其功能- 理解指令系统和计算机系统的工作原理2.2 能力培养：- 具备分析和设计计算机硬件系统的能力- 能够运用所学知识解决实际计算机系统问题- 具备团队合作与沟通能力，能够参与计算机系统开发项目三、教学内容3.1 计算机系统概述- 计算机的定义和基本组成- 计算机系统层次结构及其关系 - 计算机性能指标和评价方法3.2 数字逻辑基础- 逻辑代数与布尔运算- 组合逻辑电路设计- 时序逻辑电路设计3.3 中央处理器（CPU）设计- CPU基本结构和功能- 指令系统和指令的执行过程 - 控制器的设计与实现3.4 存储器系统- 存储器的分类和层次结构- 半导体存储器和磁盘存储器 - 存储器管理与高速缓存3.5 输入输出系统- 输入输出设备的分类和原理- 输入输出接口和数据传输方式- 中断和 DMA 控制技术四、教学方法4.1 授课方法- 理论知识授课：采用讲解和示例相结合的方式，讲师提供重点和难点内容，辅助理论演示和实际应用示例。
- 实践操作教学：通过计算机模拟实验、实际硬件操作等方式，使学生更好地理解课程内容。
4.2 学生实践- 个人实验：学生通过对计算机硬件的实际操作，提高自己的动手能力和实际问题解决能力。
- 团队项目：学生参与小组项目，通过合作与沟通，模拟实际计算机系统的设计与开发过程。
五、教材及参考资料5.1 主教材：- 《计算机组成原理》（第X版），作者：XXX，出版社：XXX5.2 参考书目：- 《计算机组成与设计》（第X版），作者：XXX- 《计算机体系结构导论》（第X版），作者：XXX5.3 网上资源：- XXX学术网站- XXX计算机教学平台六、考核方式6.1 平时成绩：课堂出勤、作业完成情况等6.2 考试成绩：闭卷考试，包括理论知识和实际应用分析能力的考察6.3 实践成绩：个人实验报告、团队项目成果等评价七、教学评价7.1 学生评价：授课过程、教学方法和教学内容的反馈，包括意见和建议7.2 教师评价：学生学习情况、作业完成情况、考试成绩等综合评定八、其他事项8.1 课程进度安排：每周两次课，每次2学时，共X周8.2 课程安排变动通知：如有变动，提前通知学生并跟进调整8.3 课程辅助资源：提供课堂讲义、实验指导手册等辅助学习资料以上为《计算机组成原理教学大纲》的内容，将按照该大纲进行教学，希望能够通过本课程使学生全面掌握计算机组成原理的核心知识和应用能力，为他们的计算机专业发展打下坚实的基础。
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、课程简介1.1 课程背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。
通过本课程的学习，学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构，掌握各种计算机组件的功能和工作原理，为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。
1.2 课程目标（1）了解计算机系统的基本组成和各部分功能；（2）掌握计算机指令系统、中央处理器（CPU）的工作原理；（3）熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统；（4）学会分析计算机系统的性能和优化方法。
二、教学内容2.1 计算机系统概述（1）计算机的发展历程；（2）计算机系统的层次结构；（3）计算机系统的硬件和软件组成。
2.2 计算机指令系统（1）指令的分类和格式；（2）寻址方式；（3）指令的执行过程。
2.3 中央处理器（CPU）（1）CPU的结构和功能；（2）流水线技术；（3）多核处理器。
2.4 存储器层次结构（1）存储器概述；（2）随机存取存储器（RAM）；（3）只读存储器（ROM）；（4）缓存（Cache）和虚拟存储器。
2.5 输入输出系统（1）输入输出设备；（2）中断和DMA方式；（3）总线系统。
三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。
3.2 实验法安排实验课程，使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。
3.3 案例分析法分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
4.2 期末考试采用闭卷考试方式，测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。
五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》（唐朔飞著，高等教育出版社）。
5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。
5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛，了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲一、课程背景与目标1.1课程背景：《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门重要课程，是计算机硬件方向的核心课程之一、通过本课程的学习，可以全面了解计算机硬件的基本组成与工作原理，为后续的计算机体系结构、操作系统、编译原理等课程的学习打下坚实的基础。
1.2课程目标：本课程旨在通过理论与实践相结合的方式，培养学生对计算机硬件组成原理的深入理解和实际操作能力，具体目标如下：(1)掌握计算机硬件的基本组成结构；(2)了解计算机运算方式与指令流；(3)掌握计算机存储器的组织和层次结构；(4)了解计算机输入输出的基本原理；(5)了解计算机总线的工作原理；(6)具备使用计算机组装与调试的能力。
二、课程内容与教学安排2.1课程内容：(1)计算机系统概述1)计算机体系结构和层次结构2)计算机性能指标和评价方法3)计算机发展历程与趋势(2)数据的表示与处理1)二进制数系统及其转换2)定点数表示与运算3)浮点数表示与运算4)进制转换法(3)计算机运算1)算术运算2)逻辑运算3)控制指令与程序设计(4)计算机存储器1)存储器的分类与层次结构2)半导体存储器3)主存储器与辅助存储器4)存储管理与地址映射(5)计算机输入输出1)输入输出方式与接口2)输入输出设备的工作原理与分类3)中断系统与输入输出控制(6)总线与系统连接1)总线概述与分类2)总线的工作原理与特性3)总线仲裁2.2教学安排：(1)课堂讲授：依次讲授课程内容中的各个部分，并辅以示意图和实例说明，以便学生理解。
(2)实验操作：安排计算机组装与调试实验，让学生亲自动手组装计算机硬件，并完成相应的操作系统安装、驱动程序配置等任务。
(3)实践练习：布置相关的实践练习题，包括计算机数学运算、数据表示转换、指令设计等题目，以巩固学生的理论知识和运用能力。
三、学习评估与考核方式3.1学习评估：学习过程中，将从学生的参与度、课堂表现、实验报告等方面进行评估，以及阶段性的测试、作业等形式进行课程能力的评估。
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、教学目标1. 了解计算机硬件的基本组成和功能，理解计算机的工作原理。
2. 掌握计算机的各个组成部分的作用和相互关系，包括CPU、内存、输入输出设备等。
3. 理解计算机的指令系统，包括指令的格式、寻址方式和指令的执行过程。
4. 掌握计算机的存储系统，包括主存、缓存和外存等。
二、教学内容1. 计算机硬件的基本组成和功能2. 计算机的各个组成部分的作用和相互关系3. 计算机的指令系统4. 计算机的存储系统三、教学方法1. 采用讲授法，讲解计算机硬件的基本组成和功能，以及各个组成部分的作用和相互关系。
2. 通过案例分析，让学生理解计算机的指令系统，以及指令的执行过程。
3. 通过实验操作，让学生掌握计算机的存储系统，包括主存、缓存和外存等。
四、教学准备1. 教学PPT2. 计算机组成原理相关教材3. 实验设备五、教学过程1. 引入：通过讲解计算机的基本组成和功能，引起学生对计算机组成原理的兴趣。
2. 讲解：讲解计算机的各个组成部分的作用和相互关系，以及计算机的指令系统和存储系统。
3. 案例分析：通过案例分析，让学生理解计算机的指令系统，以及指令的执行过程。
4. 实验操作：让学生通过实验操作，掌握计算机的存储系统，包括主存、缓存和外存等。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调重点和难点。
6. 作业布置：布置相关作业，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂参与度评估：观察学生在课堂上的参与程度，包括提问、回答问题、讨论等。
2. 作业完成情况评估：检查学生完成作业的质量，包括理解程度、解答准确性等。
3. 实验报告评估：对学生的实验报告进行评估，包括实验操作的正确性、实验结果的分析和总结等。
七、教学反思在教学过程中，教师应不断反思自己的教学方法和效果，根据学生的反馈和实际情况进行调整。
教师也应鼓励学生提出问题和意见，促进教学相长。
八、教学拓展1. 计算机网络原理：介绍计算机网络的基本原理，包括网络结构、通信协议等。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲一、课程概述《计算机组成原理》是计算机科学与技术、电子信息工程等专业的一门重要基础课。
本课程主要介绍计算机的基本组成和工作原理，使学生全面了解计算机硬件体系结构，包括计算机历史发展、指令系统、CPU设计、存储器层次结构、输入输出系统、总线结构等内容。
二、教学目标1.了解计算机硬件的组成和工作原理。
2.理解计算机的历史发展过程，掌握计算机的分类和体系结构。
3.掌握计算机指令系统的设计原则和常见指令的执行过程。
4.熟悉CPU的基本组成和工作原理，能够设计简单的CPU。
5.理解存储器层次结构的原理，熟悉常见的存储器技术。
6.了解输入输出系统的原理和常见的接口技术。
7.掌握计算机总线的分类和工作原理。
三、课程具体内容及教学安排1.计算机硬件体系结构（2周）-计算机硬件的分类和功能-冯·诺依曼计算机体系结构-CISC和RISC指令集架构2.指令系统设计与实现（3周）-指令系统的基本要求-ISA的设计原则-MIPS指令系统设计与实现3.CPU设计与实现（4周）-CPU的基本结构和功能-数据通路和控制器的设计与实现-单周期CPU与多周期CPU的设计比较4.存储器层次结构（3周）-存储器的分类和特点-存储器的层次结构和映射方式- Cache的设计原理和优化策略5.输入输出系统（2周）-输入输出设备的分类和特点-输入输出接口的工作原理与设计-DMA和中断的处理机制6.总线结构（2周）-总线的分类和特点-总线的时序与仲裁机制-PCI和PCIe总线的基本原理四、教学方法1.理论授课：介绍计算机的基本原理和概念。
2.实践操作：通过实验课程，让学生动手操作实际的计算机硬件和软件，加深对计算机组成原理的理解。
3.讨论与研讨：组织学生进行小组讨论和报告汇报，共同探讨计算机组成原理的相关问题。
4.相关案例分析：通过实际案例分析计算机组成原理在实际应用中的作用和影响。
五、教材和参考书教材：参考书：1. 《计算机组成与设计：硬件/软件接口》（原书第4版）（Patterson和Hennessy编著）2. 《计算机组成与体系结构》（英文版）（David A. Patterson和John L. Hennessy编著）3.《计算机组成原理及其实践》（胡伟编著）六、评分方式1.平时成绩：包括出勤情况、作业完成情况和课堂表现等。
计算机组成原理 教学大纲
计算机组成原理教学大纲一、说明（一）课程性质学院平台必修课程，学习者需先修数字电路类课程，具备数字电路的基础知识。
该课程是后续操作系统、编译原理、接口技术等许多计算机专业课程的基础课。
（二）教学目的《计算机组成原理》是计算机科学与工程学院所有专业的专业必修主干课程，通过本课程的学习，使学生理解单处理机系统的组成结构以及各功能部件的组成和工作原理，让学生建立计算机的整机概念，初步具备设计简单计算机系统的能力，并对一些新技术、新产品以及计算机硬件的发展方向有一定的了解，为进一步学习本专业后继课程和进行有关的技术工作打下基础。
（三）教学内容计算机的主要组成部分、各部分的功能以及工作原理，主要内容包括运算方法和运算器、多层次存储体系、指令系统、中央处理器、总线系统、外围设备与输入输出系统等（四）教学时数72学时（五）教学方式课堂教学二、本文第一章计算机系统概论教学要点：本章是学习本门课程的基础。
目的是让学生对计算机的组成有一个全面的概括的了解。
了解硬件和软件的概念、计算机组成和计算机体系结构的不同。
掌握计算机系统的层次结构；准确画出计算机的硬件框图，并能解释其工作的过程；能深刻理解硬件的主要技术指标，并用这些技术指标描述常见硬件的性能。
教学时数：4学时教学内容：第一节计算机的分类（0.5学时）模拟计算机和电子计算机以及它们各自的特点。
第二节计算机的发展简史（1学时）计算机的五代变化、半导体存储器的发展、微处理器的发展、计算机的性能指标。
第三节计算机的硬件（1学时）硬件组成要素、运算器、存储器、控制器、适配器与输入输出设备。
第四节计算机的软件（1学时）软件的组成与分类、软件的发展演变。
第五节计算机系统的层次结构（0.5学时）多级组成的计算机系统、软件与硬件的逻辑等价性。
第二章运算方法和运算器教学要点：讲述数据和文字的表示、数据格式以及不同格式数据的基本运算方法、ALU电路的设计。
目的在于使学生了解计算机的基本运算过程。
计算机组成原理 教学大纲
计算机组成原理教学大纲计算机组成原理教学大纲引言：计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它涉及到计算机硬件的各个方面，包括计算机的基本组成、运算器、控制器、存储器、输入输出系统等。
本文将从计算机组成原理的教学大纲出发，探讨该课程的内容和教学方法。
一、课程概述1.1 课程名称：计算机组成原理1.2 课程性质：必修课1.3 学时安排：理论课2学时/周，实验课2学时/周1.4 前置课程：计算机基础、数字电路1.5 后续课程：计算机体系结构、操作系统二、课程目标2.1 理论目标：- 理解计算机的基本组成和工作原理- 掌握计算机硬件的各个组成部分的功能和特点- 理解计算机的运算器、控制器和存储器的工作原理- 掌握计算机的输入输出系统的原理和技术2.2 实践目标：- 能够使用硬件描述语言进行计算机硬件的设计和实现- 能够进行计算机系统的组装和调试- 能够使用计算机硬件开发工具进行硬件设计和仿真三、教学内容3.1 计算机的基本组成- 计算机的五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入输出设备、总线- 计算机的层次结构：硬件层次、体系结构层次、指令集架构层次3.2 运算器- 运算器的功能和特点- 运算器的设计原理和实现方法- 运算器的运算方式：定点运算、浮点运算3.3 控制器- 控制器的功能和特点- 控制器的设计原理和实现方法- 控制器的指令执行过程：取指令、译码、执行、访存、写回3.4 存储器- 存储器的功能和特点- 存储器的分类：主存储器、辅助存储器- 存储器的组织结构：存储单元、存储地址、存储器的访问方式3.5 输入输出系统- 输入输出设备的分类和特点- 输入输出接口的功能和设计- 输入输出的数据传输方式：程序控制方式、中断方式、DMA方式四、教学方法4.1 理论教学- 通过讲授基本概念和原理，引导学生理解计算机组成原理的基本知识- 结合案例分析和实际应用，加深学生对计算机组成原理的理解和应用能力- 引导学生进行课堂讨论和小组讨论，培养学生的分析和解决问题的能力4.2 实验教学- 设计并实现一些简单的计算机硬件模块，加深学生对计算机组成原理的理解和实践能力- 进行计算机系统的组装和调试，培养学生的动手能力和团队合作精神- 使用计算机硬件开发工具进行硬件设计和仿真，提高学生的实践能力和创新能力五、教学评价5.1 理论考核- 闭卷考试：考察学生对计算机组成原理的理论知识的掌握程度和应用能力- 开卷考试：考察学生对计算机组成原理的综合分析和解决问题的能力5.2 实验考核- 实验报告：考察学生对计算机硬件设计和实现的理解和实践能力- 实验成果展示：考察学生对计算机系统组装和调试的能力和团队合作精神结语：计算机组成原理是计算机科学与技术专业的重要课程，通过对计算机硬件的各个方面的学习和实践，可以帮助学生全面理解计算机的工作原理和设计方法。
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《计算机组成原理》教学大纲本门课程的教学目标和要求：《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课。
通过本课程的学习，使学生掌握计算机系统的基本组成、计算机中数据的表示方法、计算机各硬件部件的功能和工作原理等，为学生学习计算机专业课打下坚实的基础。
要求学生：1.从总体上了解计算机硬件、软件、计算机主要部件的基本概念；2.掌握计算机中各种数据的表示方法；3.掌握运算器的功能、组成和工作原理；4.掌握广泛使用的各类半导体存储器的工作原理和特性、主存储器系统的设计、多级存储器层次结构；5.掌握CPU的组成、CPU各个部件在计算机运行过程中的作用、如何实现各条指令的功能；6.掌握指令的格式、常见的寻址方式和指令的主要类型；7.掌握总线的概念、特性和几种常用的总线标准；8.掌握几种基本的信息交换方式和常用的外围设备的工作原理。
教学重点和难点：本课程重点是：运算方法和运算器、存储系统、中央处理器。
本课程难点是：存储系统和中央处理器。
教学对象：计算机科学与技术专业本科大学生。
教学方式：采用多媒体教学。
教学时数：60学时。
教学具体内容及学时分配：第一章概论（2学时）教学目标和要求：通过学习本章，使学生了解计算机硬件、软件的概念和计算机的基本组成，从总体上认识计算机。
要求学生：1.了解计算机的分类和应用领域；2.了解计算机硬件的概念和基本组成；3.了解计算机层次结构。
教学重点和难点：本章重点：计算机硬件、软件的概念和计算机的基本组成。
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的层次结构。
第二节计算机的基本组成（1学时）一、数字计算机的硬件组成介绍数字计算机的基本组成。
二、计算机的工作步骤介绍数字计算机的工作步骤。
第三节计算机硬件的主要技术指标（0.5学时）计算机硬件的主要技术指标。
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.数字计算机的主要组成部分有哪些？4.计算机的系统软件包括哪几类？第二章总线系统（2学时）教学目标和要求：通过学习本章，使学生掌握总线的概念和基本技术，掌握当前流行的PCI总线的结构。
要求学生：1.掌握总线的特性和性能指标；2.掌握单机系统中总线结构的基本类型；3.掌握总线传送信息的方式；教学重点和难点：本章重点：1.总线的特性和性能指标；2.总线的仲裁方式和定时方式；本章难点：总线的仲裁方式和定时方式。
教学方式：课堂讲授2学时。
第一节总线的概念（1学时）一、总线的基本概念介绍总线的特性和总线带宽。
二、总线的连接方式介绍单机系统总线结构的三种类型。
三、总线结构对计算机系统性能的影响介绍总线结构对计算机的最大存储容量、指令系统和吞吐量的影响。
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.总线的特性有哪些？如何计算总线带宽？2.片内总线、系统总线、通信总线区别。
第三章运算方法和运算器（16学时）教学目标和要求：通过学习本章，使学生掌握各种数据、字符在计算机中的表示方法，掌握运算器的功能、组成和工作原理。
要求学生：1.掌握定点数、浮点数、字符和汉字的表示方法，数的机器码表示；2.掌握定点加、减法运算、定点乘除法运算、浮点加、减法运算的实现方法；3.掌握定点运算器、浮点运算器的基本结构和工作原理。
教学重点和难点：本章重点：1.定点数、浮点数的表示方法、数的机器码表示；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。
教学方式：课堂讲授14学时，习题课2学时。
第一节无符号数和有符号数（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的定点表示和浮点表示（2学时）一、数的定点表示介绍数的定点表示。
二、数的浮点表示介绍数的浮点表示。
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的概念、溢出的两种检测方法：双符号位法和单符号位法。
四、基本的二进制加法/减法器介绍行波进位的补码加法/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、减法运算的操作过程。
二、浮点乘法、除法运算介绍浮点乘法、除法运算规则和浮点乘、除法运算步骤。
第五节算术逻辑单元（1学时）一、逻辑运算介绍逻辑非运算、逻辑加运算、逻辑乘运算和逻辑异或运算。
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ALU的基本思想、逻辑表达式，还介绍了ALU 芯片74181和先行进位发生器74182的逻辑电路。
复习与思考题：1.已知一个数的原码，如何求它的补码？2.试说明乘法器原理。
3.试说明不恢复余数阵列除法器的工作原理。
4.试说明多功能算术/逻辑运算单元的基本思想。
5.试说明浮点加、减法运算的操作过程。
第四章存储系统（10学时）教学目标和要求：通过学习本章，使学生掌握各类半导体存储器的工作原理和特性、主存储器容量的扩充方法、多级存储器的层次结构。
要求学生：1.掌握主存储器的主要技术指标；2.掌握静态MOS存储器、SRAM的结构和工作原理；3.掌握动态MOS存储器，EPROM的工作原理；4.掌握SRAM、EPROM与CPU连接的方法；5.掌握Cache的工作原理、主存与Cache的地址映射方式；教学重点遇难点：本章重点：1.各类半导体存储器的工作原理；2.主存储器容量的扩充方法；3.虚拟存储器；4.多级存储器的层次结构。
本章难点：1.主存储器容量的扩充方法；2.虚拟存储器。
教学方式：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的作用和存储器的五种分类方法。
二、存储器的分级结构介绍多级存储系统的层次结构和每级存储器的职能。
三、主存储器的技术指标介绍主存储器的主要技术指标。
第二节主存储器（4学时）一、SRAM存储器主要介绍SRAM存储器的原理、SRAM存储器的结构、SRAM存储器芯片与CPU 的连接方式。
二、DRAM存储器介绍DRAM存储元的工作原理、DRAM存储器芯片和DRAM的刷新。
三、主存储器与CPU的连接第三节 Cache存储器（2学时）一、Cache基本原理介绍Cache的功能、工作原理、Cache的命中率。
二、主存与Cache的地址映射介绍三种映射方式：全相联映射、直接映射和组相联映射。
三、替换策略介绍常用的三种替换算法。
四、Cache的写操作策略介绍三种写操作策略。
五、奔腾PC机的Cache奔腾PC机采用两极Cache结构，集成在CPU内的是一级Cache，安装在主板上的是二级Cache。
第四节辅助存储器（1学时）一、硬盘的原理介绍硬盘的储存原理。
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，各级存储器的职能是什么？3.主存与Cache的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）教学目标和要求：通过学习本章，使学生掌握指令的格式、地址码的结构、指令和数据的寻址方式、指令的类型，为下一章分析CPU的组织打下基础。
要求学生：1.掌握指令的格式和地址码的结构；2.掌握指令和数据的寻址方式；3.掌握堆栈的概念和两种堆栈的结构；4.掌握指令的分类；5.掌握精简指令系统的特点。
教学重点和难点：本章重点：指令的格式、地址码的结构和寻址方式。
本章无难点。
教学方式：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。
第二节操作数类型和操作类型（1.5学时）一、操作数类型二、操作类型第三节指令和数据的寻址方式（3学时）一、指令的寻址方式指令的寻址方式有两种：一种是顺序寻址方式，另一种是跳跃寻址方式。
二、操作数的寻址方式介绍了九种寻址方式。
三、寻址方式举例第四节 RISC和CISC （1学时）一、RISC介绍介绍RISC概念。
二、CISC介绍介绍CISC概念。
复习与思考题：1.试说明指令操作码、地址码的功能和地址码的结构。
2.试说明操作数的寻址方式有哪几种。
3.试说明存储器堆栈进栈和出栈的操作过程。
第六章中央处理器（23学时）教学目标和要求：通过学习本章，使学生掌握CPU的功能和逻辑组成，从指令流程和微操作命令序列这两个层次上懂得计算机是如何工作的。
要求学生：1.掌握CPU的功能和基本组成；2.掌握指令的执行过程；3.掌握微程序控制器的工作原理；4.掌握机器指令与微指令的关系；5.掌握微程序设计技术。
教学重点和难点：本章重点：CPU的功能和基本组成；微程序控制器的工作原理；微程序设计技术。
本章难点：微程序设计技术。
教学方式：课堂讲授19学时，习题课4学时。
第一节 CPU的功能和结构（2学时）一、CPU的功能介绍CPU四个方面的功能。
二、CPU的基本组成介绍控制器、运算器的组成和功能。
三、CPU中的主要寄存器介绍CPU中六类寄存器的作用。
四、操作控制器与时序产生器操作控制器有三种类型，其作用是在各寄存器之间建立数据通路；时序产生器的作用是对各种操作实施时间上的控制。
第二节指令周期（2学时）一、指令周期的基本概念介绍指令周期的概念和指令周期、CPU周期、时钟周期三者之间的关系。
二、CLA指令的指令周期CLA是一条非访内指令，分析这条指令的执行过程。
三、ADD指令的指令周期ADD是一条访内存指令，分析这条指令的执行过程。
四、STA指令的指令周期STA是一条访问内存的存数指令，分析这条指令的执行过程。
五、NOP指令和JMP指令的指令周期分析NOP指令和JMP指令的执行过程。
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的周期。
第三节指令流水（2学时）一、指令流水原理二、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。
第五节控制单元的功能（4学时）一、微操作命令的分析介绍取指令周期、间址周期、执行周期、中断周期二、控制单元的功能介绍控制单元特性、控制方式。
第六节控制单元的设计（5学时）一、微程序设计思想二、微程序控制单元工作原理三、微指令的编码方式四、微指令格式微指令格式大体上分为两类：水平型微指令和垂直型微指令。
介绍了每种微指令的格式。
第七节控制单元的设计举例（2学时）微程序设计举例。
复习与思考题：1.试说明CPU的功能和基本组成。
2.试说明微命令、微操作、微指令和微程序的概念。
3.微程序控制器由哪三部分组成？每部分的作用是什么？4.试说明机器指令与微指令的关系。
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,19962. 俸远祯,《计算机组成原理》,修订本,电子工业出版社,19973. 王诚等,《计算机组成与设计》, 第二版,清华大学出版社,2004。