C213CC：《计算机组成原理》课程描述
计算机组成原理核心课程
1.在课堂教学中老师采用多媒体、讨论互动、习题课、小测验等方式
2.在实验环节，学生在掌握理论的基础上能画出相应的线路图，了解各部件的工作原理
1.本课程是计算机专业的核心专业基础课程，在计算机专业的各门课程中起着承上启下的重要作用。
2.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基本概念、基本原理、基本设计和分析方法等系统知识，奠定必要的专业知识基础；
3.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。
教学基本要求
1.本课程主要讲述计算机硬件系统的基本组成原理与运行机制。
2.要求了解组成硬件系统的五大部件，理解解了各组成部分的工作原理、设计方法以及构成整机系统的基本原理。
3.要求学生掌握的主要内容有：计算机系统概论、数字电路基础和计算机中的逻辑器件、运算方法和运算器、中央处理器、存储系统、指令系统、系统总线和输入输出系统。
主要参考书
1.《计算机组成与设计（第三版）》王诚等，清华大学出版社
2.《计算机组成原理》唐朔飞，高等教育出版社
3.《计算机组成原理》白中英，科学出版社
4.《计算机组成与体系结构》Linda Null, Julia Lobur、黄河等译，机械工业出版社
5.《现代计算机组成原理潘松》潘明，科学出版社
课程性质、目的、任务
重点内容
1.数字电路基础和计算机中的逻辑器件
2.运算方法和运算器的组成和设计
3.中央处理器的工作原理与设计图
学习意义
1.使学生掌握计算机原理的基本概念、基本原理、基本设计和分析方法，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
计算机组成原理课程介绍
计算机组成原理课程
四、教学方法
填鸭似的 灌入式 学生参与思索的 启发式 激发学生主动探求答案积极性的 激发式
老师授课时 在每个章节处安排疑点 在每一堂课的前后连接处提出悬念 激发学生学习的兴趣和探索的欲望，引导学生主动思考
（10）控制单元的设计（4 学时） 组合逻辑设计：组合逻辑控制单元框图、微操作节拍安 排、组合逻辑设计举例。 微程序设计：微程序控制单元框图及工作原理、微指令 的编码方式、微指令地址的形成方式、微指令格式、微程序 设计举例。
计算机组成原理课程
二、教材选择
选用普通高等教育 “十一五” 国家级规划教材《计算机组 成原理第 2 版》（唐朔飞编著，高等教育出版社， 2008 年 1月） 该教材是面向 21 世纪课程教材《计算机组成原理》的第 2 版。
计算机组成原理教学设计
哈尔滨工业大学 唐朔飞
2009年10月30日
计算机组成原理教学设计
课程的内容体系 教材选择 课程讲授 作业安排 实验环节 考题设计 成绩评定
计算机组成原理教学设计
一、课程的内容体系
1．基本描述 课程名称：计算机组成原理 课程英文名称：Principles of Computer Organization 课程性质：计算机科学与技术专业必修的核心专业基础课 总学时：68 讲课学时：52 实验学时：16 先修课程：计算机导论、数字逻辑设计、汇编语言程序设计 后续课程：计算机接口技术、计算机系统结构、操作系统等
哈工大是国家 “985” 重点建设的大学，哈工大计算机 科学与技术学科被认定为国家一级重点学科，我们的人才 培养理念是 “研究型、个性化、精英式” 人才。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》课程教学大纲一、课程说明1、课程简介《计算机组成原理》是计算机类专业本科生必修的一门专业基础课，也同样适用于教育技术学、应用物理学、电子类和水利水电类及相关专业学生，也可作为信息类专业本科的专业选修课。
本课程分为理论教学(62学时)和实验教学(10学时)两部分。
本课程从计算机基本原理讲起，密切注意与当前计算机发展水平相结合。
计算机软件和微电子是国家重点发展的目标之一，计算机软件运行在计算机上，微电子的水平体现在微处理器的设计和制造能力上，这就说明了这些专业的学生都需要学习这门课程，了解计算机硬件。
在本课程中把计算机结构定义为系统程序员所能见得到的计算机硬件特性，计算机组成则是指计算机硬件的具体实现。
目前计算机的硬件设计已深入到微电子领域，作为计算机、电子和物理类专业的学生，今后会有一部分人从事硬件设计工作。
有一些基础知识后，可在工作中进一步自学。
2、教学目的要求通过本课程的学习，让学生深入了解计算机系统的组成，从系统结构的角度理解计算机系统各部分的工作原理，掌握CPU、内存储器子系统、I/O接口子系统的设计方法，了解计算机常用运算方法及典型电路，了解存储系统基本原理和基本I/O方式。
最终具备简单CPU及其计算机系统设计、分析能力，并了解现代计算机系统设计与发展现状。
3、教学重点难点重点：讨论了组成计算机的基本硬件部件，包括存储器、运算器、控制器、输入输出系统和连接它们之间的系统总线的构成、组织方式和工作原理，以及部件和单元的设计思想。
难点：如何以控制流和数据流为主线，将计算机的各大部件联系起来，建立整机概念。
如CPU和存储器，CPU和I/O、存储器与I/O之间的逻辑关系，控制器如何控制每一条指令的执行过程，控制单元的设计思想和实现方案等。
4、教学手段及教学方法建议本课程的教学方法主要采用课堂教学，其次是实验课教学。
课堂教学以多媒体教学为主要手段，实验课的教学方法以实际动手演示、验证和设计操作。
计算机组成原理课程大纲
计算机组成原理课程大纲一、课程简介计算机组成原理课程是计算机科学与技术专业的重要基础课程之一，旨在让学生全面了解计算机组成及其内部运行原理。
本课程内容涵盖计算机硬件组成、指令系统结构、处理器设计与实现、存储器层次结构、I/O系统等方面的知识，通过理论讲解与实践操作相结合的方式，培养学生的计算机系统分析、设计与优化能力。
二、课程目标1. 理解计算机系统的层次结构与组成部件，掌握计算机系统的发展历程；2. 掌握指令系统设计与硬件描述语言的基本原理与方法；3. 理解处理器的主要功能与运行原理，能够进行处理器的设计与实现；4. 理解计算机存储器层次结构、高速缓存、虚拟存储器等相关概念与技术；5. 了解计算机的I/O系统、总线结构及工作原理。
三、课程大纲与内容安排1. 第一章：引言1.1 计算机的发展历程1.2 计算机系统的层次结构1.3 计算机性能指标与评价方法2. 第二章：计算机硬件组成2.1 冯·诺依曼体系结构2.2 中央处理器（CPU）的组成与功能 2.3 存储器的层次结构与分类2.4 输入输出设备与接口控制器2.5 总线与主板3. 第三章：指令系统结构3.1 指令的格式与编码方式3.2 寻址方式与寻址模式3.3 指令的执行过程与流水线技术4. 第四章：处理器设计与实现4.1 单周期与多周期处理器设计4.2 流水线处理器设计与优化4.3 异常处理与中断机制5. 第五章：存储器层次结构5.1 存储器的分类与特性5.2 高速缓存的工作原理与替换策略5.3 虚拟存储器的概念与实现6. 第六章：I/O系统6.1 输入输出系统的基本概念与功能6.2 I/O接口与设备控制器6.3 DMA技术与中断处理四、教学方法与评估方式本课程以理论授课、实践操作、课堂讨论等形式相结合，培养学生的综合分析与解决问题的能力。
通过课堂作业、实验报告以及期末考试等方式进行综合评估，考核学生对计算机组成原理的理解与应用能力。
计算机组成原理课程简介
计算机组成原理课程简介课程号：课程名：计算机组成原理英文名：Structured Computer Organization课程定位：计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程。
课程的任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及将各部件连接成整机的方法,建立CPU级和硬件系统级的整机概念,培养学生对计算机硬件系统的分析、开发与设计的能力。
该课程是计算机硬件系列课程的重要先修基础。
课程定位适用专业：计算机科学与技术、网络工程、软件工程、信息管理与信息系统等工学信息类学科。
先导课程：信息技术导论、数字逻辑设计、电路分析后续课程：计算机体系结构、操作系统、微机系统及接口技术、计算机网络、单片机、嵌入式系统及其应用等课程规划：本课程是计算机专业一门重要的主干课程。
课程的任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及将各部件连接成整机的方法，强调建立CPU级和硬件系统级的整机概念，培养学生对计算机硬件系统的分析、开发与设计的能力。
课程主要从以下三个方面对计算机知识和技术进行讲授：（1）重点讲解简单、完整、单台计算机的基本组成原理和内部运行机制。
（2）适当说明当前国内外流行的最新计算机中广泛采用的新技术、新工艺。
（3）介绍当前国内外计算机组成领域最新研究成果和发展应用趋势。
在理论教学的同时，通过教学实践环节，完成指定的实验教学题目，在实验中通过动手，促进动脑，加强学生对计算机各大部件组成原理的理解，掌握数据信息和控制信息的流向和控制的时序。
从而达到培养学生设计、调试和开发计算机系统的能力。
课程知识体系教材：《计算机组成与结构》王爱英主编清华大学出版社第四版本书共分12章，第1章～第10章主要论述计算机的基本组成原理和结构。
内容包括数制和码制，基本逻辑部件，构成计算机系统的中央处理器（CPU）、存储器系统和输人输出（I/O）系统等。
并注意与当代先进的计算机技术相结合，例如在书中讨论了流水线组织、二级cache、DRAM组织的进展、系统总线和外设接口等。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲课程名称：计算机组成原理课程英文名称：Computer Organization讲课学时：72一、课程性质与任务（课程在专业教学计划中的地位与课程教学目标）“计算机组成原理”属于专业基础课，必修课。
该课程面向应用、突出实践、偏向硬件和理论。
《计算机组成原理》是计算机教学中的一门核心课程，是学习计算机课程所要必修的主干课。
通过教学，使学生对计算机的各主要部分（运算期、控制器、存储器、输入输出设备）的构成及工作原理有一个深刻的、系统的认识和理解，同时对计算机的发展趋势也有一个较为深入的了解。
主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部运行机制，包括运算器部件、控制器部件、存储器子系统、输入/输出子系统与输入/输出系统设备，围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍；此外，该课程的工程性、实践性、技术性比较强，还强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识、实验技能，这些要求更多的是通过作业、教学实验等环节完成，要求学生有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。
二、课程的基本要求（课程教学应使学生达到的基本要求）计算机系统概述、计算机中的数据表示、运算方法和运算器、指令系统、随机逻辑和微程序控制原理、存储系统、输入输出系统、计算机外设简介，要求学生掌握计算机的组成和工作原理。
通过学习，使学生了解计算机的组成原理及工作原理，以建立整机概念。
本课程设有实验，以加深对课程内容的理解，培养学生的动手能力。
第1章计算机系统概论了解计算机的类型：模拟和数字，专用和通用，巨型机、大型机、小型机、微型机、单片机熟悉计算机的硬件组成部件及其作用掌握主存有关概念：存储器地址、存储单元和存储容量；位bit、字节byte、KB、MB、GB掌握“存储程序、程序控制”的冯·诺依曼计算机的基本思想区别操作码和地址码（操作数）、指令字和数据字、指令流和数据流理解指令周期（控制器工作周期）：取指、译码、执行掌握总线、处理器总线和系统总线的概念，熟悉数据总线、地址总线和控制总线的功能理解目的程序、汇编程序、编译程序的作用，区别机器语言、汇编语言和高级语言（算法语言）掌握计算机系统的层次结构、软件与硬件的逻辑等价性思想第2章运算方法和运算器掌握数据的定点格式，定点整数的表达范围，有符号数和无符号数掌握浮点格式的表达，熟悉浮点数的规格化，掌握规格化单精度浮点数与实数的相互转换理解真值和机器数，掌握定点整数的补码、反码、原码和移码表示法掌握BCD码、ASCII码的编码规律，理解小端方式和大端方式的存储特点区别汉字输入编码、机内码、字模码和汉字交换码理解检验码的作用，掌握奇偶校验以及检错能力理解补码的加法运算和减法运算规律熟悉溢出的概念，理解上溢（正溢）和下溢（负溢）的概念以及符号位检测方法了解内部总线和外部总线、单向总线和双向总线的概念掌握浮点加减法的操作过程，了解其中对阶、规格化、舍入处理的作用熟悉IEEE754标准的4种舍入处理方法第3章存储系统熟悉存储系统的分级（层次）结构，掌握存储访问的局部性原理理解存储容量、存取时间、存取周期、存储器带宽的概念了解SRAM、DRAM和NVRAM的特点掌握SRAM存储结构与芯片地址引脚和数据引脚的关系理解位扩展和字扩展的含义和作用，掌握芯片扩展与芯片容量的关系了解DRAM的行地址和列地址，理解DRAM的刷新操作和方法了解ROM芯片的类型和各自特点掌握Cache的功能和基本原理，掌握命中率、平均访问时间和访问效率的计算方法理解Cache的地址映射的作用，掌握全相联、直接和组相联映射的原理和特点，熟悉Cache中标记（标签）的作用理解替换策略的作用，熟悉LRU、LFU和随机法理解Cache的写操作策略，熟悉直写法（全写法）和回写法（写回法）第4章指令系统了解指令、指令系统、指令格式、操作码、地址码、指令助记符的概念理解寻址方式的含义，区别指令寻址和数据寻址掌握指令的顺序寻址和跳跃寻址掌握数据的隐含寻址、立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对（基址）寻址熟悉堆栈的访问原理，理解进栈PUSH和出栈POP操作熟悉指令系统包含的基本指令类型掌握CISC和RISC的含义，掌握RISC的主要特点第5章中央处理器熟悉CPU的基本模型和主要寄存器的作用理解指令周期、CPU周期（机器周期、总线周期）和时钟周期（T周期）的概念和区别了解CLA、ADD、STA和JMP指令在CPU基本模型的执行过程理解微程序控制器和硬布线控制器的实现特点，了解微命令、微操作、微指令和微程序的概念熟悉并行性的概念和提高并行性的技术途径掌握指令流水线的思想，理解流水CPU的时空图掌握资源相关、数据相关和控制相关的概念了解SISD、SIMD、MIMD的分类概念，理解多媒体指令的并行处理特点第6章总线系统理解内部总线、系统总线和I/O总线（芯片总线、内总线和外总线）的分类理解总线的4个方面特性，掌握总线带宽以及计算熟悉单总线、双总线和三总线结构理解串行传送和并行传送的概念，掌握起止式异步通信字符格式理解总线仲裁的作用，了解集中仲裁和分布仲裁思想掌握总线同步定时和异步定时（时序）的特点了解各种总线数据传送模式了解PCI总线、ISA总线、SCSI总线和IEEE1394总线的特点第7章外围设备掌握像素、点距、分辨率、灰度级（彩色深度）、刷新、扫描的概念，以及对显示效果的影响掌握磁盘存储器重要的技术指标及计算方法了解NRZ、PM、FM、MFM各记录方式的特点了解磁面、磁道、磁柱、扇区的概念，以及磁盘信息的分布特点第8章输入输出系统理解I/O接口的作用，熟悉I/O端口的编址方式掌握各种外设管理方式的概念和特点熟悉查询传送方式的过程理解中断源、内部中断（异常）和外部中断的概念区别可屏蔽中断和非屏蔽中断掌握可屏蔽中断传送方式的过程及其相关概念熟悉单级中断、多级中断的概念了解IA-32微处理器主要中断类型，理解向量地址、中断优先权、中断嵌套的含义理解中断控制器的作用了解Pentium处理器的中断机制理解DMA传送方式的特点，掌握DMA传送的工作过程了解CPU暂停、周期挪用、交替访问的区别了解通道的组成结构和类型第9章操作系统支持掌握操作系统的概念、功能、特点以及需要解决的问题理解操作系统的调度掌握进程的概念、调度的层次理解处理机调度的实现理解存储管理掌握虚拟存储器的功能、物理地址和虚拟（逻辑）地址的概念熟悉页式和段式虚拟存储器的管理和地址转换理解存储保护，熟悉存储区域和访问方式保护的思想考试形式闭卷笔试，120分钟考试题型填空题：1×20＝20分单选题：2×05＝10分判断题：1×10＝10分简答题（基本概念、基本原理等）：5×4＝20分计算题：10×2＝20分应用题：10×2＝20分成绩计算考试成绩×85%+平时成绩×15%使用教材白中英等，计算机组成原理，科学出版社，第四版，2008。
《计算机组成原理》
计算机组成原理概述《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，旨在深入理解计算机系统的结构、功能和工作原理。
本文将介绍计算机组成原理的基本概念、主要内容和学习方法，帮助读者更好地理解和应用该课程的知识。
一、基本概念计算机组成原理是研究计算机硬件系统的科学，它从计算机系统的三个主要组成部分出发，即中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备，深入剖析它们的结构、功能和相互关系。
1.中央处理器（CPU）：是计算机系统的核心，负责执行计算机指令、控制计算机各个部件的协调工作。
它包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器等组成部分。
2.存储器：用于存储程序和数据，包括主存储器和辅助存储器。
主存储器是CPU直接访问的存储设备，而辅助存储器则用于长期存储大量数据。
3.输入输出设备：用于与计算机进行信息的输入和输出。
例如键盘、鼠标、打印机等。
二、主要内容《计算机组成原理》课程的主要内容包括以下几个方面：1.计算机系统结构：介绍计算机系统的层次结构、组织方式和功能划分，以及计算机指令集的设计和指令的表示方式。
2.数据的表示和运算：介绍计算机中的各种数据类型及其表示方式，包括整数、浮点数、字符等。
并讲解数据的运算原理、运算器的设计和实现。
3.存储器系统：介绍计算机的存储器层次结构和存储器的组成，讨论存储器的层次化、块与连续性存储、缓存和虚拟存储器等相关内容。
4.中央处理器（CPU）：深入剖析CPU的功能和组成，包括指令周期、流水线设计、指令级并行和超标量处理等内容。
5.输入输出系统：讲解输入输出设备与计算机的数据交互方式，包括程序控制方式和直接存储器访问方式。
6.总线系统：介绍计算机中的总线结构和总线控制技术，讨论总线的工作原理、时序和传输方式。
7.外部设备和接口：讲解计算机系统与外部设备的连接与通信方式，以及I/O接口的设计和实现。
三、学习方法学习《计算机组成原理》的关键在于理解基本概念和把握核心原理，下面给出几点学习方法供参考：1.坚持理论联系实际：理论知识需要与实际应用相结合，通过与真实的计算机系统相对照，可以更好地理解和应用所学的知识。
计算机组成原理（Computer
计算机组成原理》（Computer Organization）课程教学大纲第一部分大纲说明一、课程的性质和任务《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科生的一门必修课程。
通过学习本课程，能了解计算机一般组成原理与内部运行机理，为学习本专业后继课程和进行与硬件有关的技术工作打好基础。
基本要求是二、先修课要求电工学，电子学，数字逻辑的基础知识三、课程的教学基本要求使学生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理，学习计算机设计中的入门性知识，掌握维护、使用计算机的基本技能。
四、教学方法和教学形式建议整个教学过程由授课、实验、作业和自学四个环节组成。
作业未完成者不得参加考试。
实验成绩与期末考试成绩共同评定为课程总成绩。
五、课程教学要求的层次１．掌握：要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其分析、初步设计和解答与应用相关的问题，能够举一反三。
２．理解：要求学生能够较好地理解所学内容，并且能够进行简单分析和判断。
３．了解：要求学生能够一般地了解所学内容。
第二部分多种媒体教材一体化总体设计初步方案一、学时分配课程教学总学时数为 90学时，5学分，其中课内学时76，实验学时14第三部分教学内容和教学要求第一单元：计算机的逻辑部件 20学时教学内容:常见组合逻辑部件：译码器、数据选择器、编码器、全加器及快速加法器、ALU原理及使用方法。
常见同步时序电路：寄存器、移位寄存器、计数器的原理、参数及使用方法。
可编程逻辑阵列：ROM，PLA，PAL及门阵列的原理与使用。
教学要求:了解：编码器、移位寄存器、门阵列理解：ROM，PLA，PAL掌握：编码器、数据选择器、ALU原理与使用方法、寄存器和计数器第二单元：运算方法和运算器 16学时教学内容：数字化编码、数制及数制转换、数据表示、检错纠错码、数据的算术与逻辑运算。
运算器的功能、组成与设计、教学机的运算器实例。
《计算机组成原理》教学大纲
一、课程概述《计算机组成原理》是计算机专业的最重要的基础课程之一,主要以信息在计算机内部的加工、处理为主线介绍计算机的结构、工作原理和功能特性；从一台计算机的整体结构出发,介绍计算机硬件系统内部各部件之间的互连、指令系统和指令在计算机中的执行过程；详细介绍组成计算机的各部件的组成原理、逻辑实现和设计方法；为了便于学生对基本概念的理解,培养学生对硬件系统的分析、设计、使用方面的能力,给出一种或者两种有代表性的机型的结构介绍。
本课程的教学目的是使学生掌握计算机的基本组成部件、逻辑功能、工作原理、设计方法和实现技术等的有关基础知识和技术,建立完整、清晰的计算机整机概念。
并使学生具备对计算机系统整机和部件进行分析和设计的能力。
计算机组成原理课程的教学任务环绕机器指令级以及与此密切相关的微操作级和汇编语言级,从计算机硬件到计算机软件以及软硬件的有机结合,从计算机内部工作机制与编程求解问题相结合,从CPU 部件与整机系统两个层次,从逻辑组成、内部工作机制、程序设计等三个方面,通过课堂授课和实验,达到计算机组成原理课程的教学基本目的,并培养本学科的学生在设计、分析和解决大型数字系统的基础理论和基本的实际动手能力,为学习后续课程打下良好的基础。
《大学物理》、《计算机导论》、《电路与电子学》、《数字电路》、《汇编语言程序设计》等课程,是《组成原理》的先修课程。
而《计算机组成原理课程设计》、《操作系统》、《计算机接口技术》、《单片机原理与应用》、《计算机体系结构》、《计算机外部设备》及《计算机网络》等课程是它的后续课程。
二、课程目标1．知道《计算机组成原理》这门学科的性质、地位和独立价值。
知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科发展和未来方向。
2．理解计算机系统的运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大组成部件的有关基本概念和基本原理。
了解相应的有关新技术和方法。
3．理解数值数据的表示方法以及运算器的计算方法,了解非数值数据的表示和处理方法以及校验码的表示方法。
计算机组成原理课程介绍
理，同时又进一步设下了信息在计算机内部是如何加工的，
以及为什么机器内部能如此协调工作等疑点，从而引出第三
课程介绍
二、教学内容及学时安排
这一篇详细分析了CPU的功能和内部结构以及除控制
单元以外的几大部分，包括计算机中数的表示（4学时）、
运算方法和运算器（8学时）、指令系统（4学时）、CPU 的结构和指令周期、指令流水、中断系统（4学时），直至 第四篇，剖析控制单元外特性、多级时序系统、控制方式 及控制信号（4学时），以及两种控制单元的设计思想和设
计算机组成原理
课程整体介绍
课程介绍
一、教学目的
《计算机组成原理》是软件工程专业本科教学中的一
门重要技术基础课。在软件工程专业的教学计划中占有
重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握计算机硬 件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的 整体概念，对培养学生设计开发计算机系统软件的能力 有重要作用。该课程为今后学习汇编语言程序设计、计
计实例（4学时）。
课程介绍
三、实验环节及学时安排
实验的指导思想是为了加强实践环节，培养学生动手能力，
使学生学完全课程后，对计算机内部的运作有一定感性认识， 对计算机的软、硬件工作原理都有较清晰的概念，对计算机硬 件系统中常见的一般故障，具有一定的判断和解决问题的能力。 使学生具有对各子系统初步设计及互联组合的能力。目的是使 学生通过实验教学验证课堂的理论，加深掌握计算机基本组成、 工作原理和基本的软硬件知识。 实验学时18，包括存储器（3学
学生主动探索计算机内部的庞杂架构及其如何自动工作的原
理。
课程介绍
二、教学内容及学时安排
第一篇概论3学时，介绍冯•诺依曼计算机内部的基本组
成，以及指令信息、数据信息的加工过程，让学生大致了解 取指令、分析指令和执行指令的过程，同时又设下了这些信 息放在哪里、从哪里取、又流向哪里等一系列疑点，由此引 出第二篇“计算机系统硬件结构”。这一篇突出了系统内部 除CPU以外的几大部件，包括系统总线（3学时）、存储器 （10学时）、输入输出系统（8学时）的硬件组成及工作原
计算机组成原理课程介绍
计算机组成原理课程介绍计算机组成原理是一门涉及计算机硬件和软件的基础课程。
它主要关注计算机系统的各个组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备、总线等，并研究它们之间的工作原理、组织结构和相互关系。
该课程通常包括以下内容：1. 计算机系统概述，介绍计算机的基本概念、发展历程以及计算机的分类和应用领域。
2. 数字逻辑与数字系统，讲解数字电路的基本知识，包括布尔代数、逻辑门、组合逻辑和时序逻辑等，以及数字系统的设计和实现。
3. 计算机组织与体系结构，介绍计算机的组织结构，包括存储器、中央处理器、输入输出系统和总线等，以及它们之间的工作原理和相互连接方式。
4. 指令系统与指令执行，讲解计算机指令的格式、寻址方式、指令集和指令执行过程，包括指令的取指、译码、执行和写回等。
5. 存储器层次结构，介绍计算机的存储器层次结构，包括主存储器、高速缓存和辅助存储器等，以及它们之间的访问特性和管理方法。
6. 输入输出系统，讲解计算机的输入输出系统，包括输入输出设备的分类、接口技术、数据传输方式和中断处理等。
7. 总线与并行处理，介绍计算机的总线结构和并行处理技术，包括总线的分类、传输方式、时序控制和并行处理的原理和应用。
8. 控制单元设计，讲解计算机的控制单元设计方法，包括组合逻辑控制、微程序控制和硬布线控制等。
通过学习计算机组成原理，学生可以了解计算机系统的内部结构和工作原理，掌握计算机硬件和软件之间的联系，为后续学习计算机体系结构、操作系统、编译原理等课程打下坚实的基础。
此外，对于从事计算机硬件设计、系统维护和性能优化的工程师来说，计算机组成原理也是必备的知识。
计算机组成原理课程介绍
通过本课程的学习，学生应系统地了解计 算机的基本概念、基本结构，对组成计算 机的各个部件的功能和工作过程、以及部 件间的连接有较全面系统的认识，形成完 整的计算机组成与工作原理模型，建立计 算机系统的整机概念。为后续相关课程的 学习及今后的科研工作奠定基础。
3 教学内容及组织
按《计算机组成原理》教学大纲的规定： 该课程是讲解单台计算机的完整硬件系统 的基本组成原理与内部运行机制。
第一部分：运算器（第二章），重点讲述定 点运算方法及定点运算器的组成。 第二部分：存储器（第三章），重点讲述 SRAM,DRAM工作原理及容量扩充方法，以及 cache存储器、虚拟存储器等相关技术。
3教学内容组织（续） 教学内容组织（
第三部分：控制器（第四、五章），重点讲 述指令系统、微程序控制器及其设计技术。 第四部分 总线（第六章）重点讲述总线系统 的基本概念和基本技术。 第五部分 I/O系统与输入输出设备（第七、 八章），重点讲述程序中断方式、DMA方式、 通道方式及常用外围设备的基本原理。
4 课程安排
理论学时：52学时 实验学时：16学时 4学时/周 5个实验项目
5 考核方法
综合笔试：80% 平时：20%
6、课程学习的几点说明
（1）课程学习重点在于对基本概念、基 本原理与方法的理解，加深对计算机 组成的认识。 理解基本概念 理解基本原理与方法 建立整机概念
（2）以理解工作原理为主，不要深究计 算机组成的实现细节。 计算机的组成是非常复杂的，试图通 过本门课的学习就能知道计算机组成 的全部细节以及学习计算机组成原理 课就会制造计算机的想法是不现实的。
(3)课程的重点、难点和深广度
本课程的重点：五大基本部件的原理及实
现。 本课程的难点：各部件互连构成整机系统， 即整机概念的建立。 本课程的深广度：主要讨论计算机组成中 具有共性的问题，要处理好抽象概念与具 体实例的关系。
《计算机组成原理》教与学
《计算机组成原理》教与学计算机组成原理是计算机科学中的一门基础课程，主要介绍计算机系统的组成和工作原理。
它是计算机科学专业的必修课程，也是计算机工程、软件工程等相关专业的重要课程之一。
本文将从教与学两个方面介绍计算机组成原理。
一、教1. 课程设置计算机组成原理通常是大学计算机科学专业的第二门课程，它是在计算机导论和计算机程序设计基础课程之后开设的。
在这门课程中，学生需要学习计算机系统的各个组成部分，包括处理器、存储器、输入输出设备等，并且需要了解它们之间的协作方式。
2. 教学方法计算机组成原理是一门理论课程，但是它也需要结合实际进行讲解。
在教学过程中，老师通常会通过电路图、示意图、实物模型等多种方式来讲解计算机系统的各个组成部分。
同时，老师也会引导学生进行实验操作，让学生亲自动手来了解计算机系统的工作原理。
3. 教材选取计算机组成原理的教材种类繁多，主要有《计算机组成原理》、《现代计算机体系结构》、《计算机系统结构》等。
教师需要根据自己的授课特点和学生的需求来选择合适的教材。
同时，教师还需要对教材进行适当的补充和调整，以便更好地满足学生的需求。
4. 课程评估在教学过程中，老师需要对学生进行考核和评估。
考核方式通常包括平时作业、实验操作、期中考试和期末考试等。
通过对学生的考核和评估，老师可以了解学生的学习情况，及时发现问题并进行针对性的辅导。
二、学1. 学习方法在学习计算机组成原理时，学生需要注重理论与实践相结合。
他们需要认真听讲，仔细阅读教材，并在老师指导下进行实验操作。
同时，还需要积极参加讨论、交流，与同学共同探讨问题。
2. 学习重点在学习计算机组成原理时，学生需要重点关注以下几个方面：（1）CPU的工作原理：CPU是计算机系统中最核心的部分，它负责执行各种指令并控制整个系统的运行。
（2）存储器的种类和结构：存储器是计算机系统中用于存储数据和程序的部件，它包括主存储器和辅助存储器等多种类型。
（3）输入输出设备的种类和工作原理：输入输出设备是用于与用户进行交互的部件，它包括键盘、鼠标、显示器、打印机等多种类型。
计算机组成原理原理简介
《计算机组成原理》课程简介1.我国的计算机教育计算机科学技术的发展不仅极大地促进了整个科学技术的发展，而且明显地加快了经济信息化和社会信息化的进程。
因此，计算机教育在各国都备受重视，计算机知识与能力已经成为21世纪人才素质的基本要素之一。
目前我国高等院校对非计算机专业的计算机教育分为三个层次，即“计算机文化基础”教育、“计算机技术基础”教育和“计算机应用基础”教育。
其中“计算机技术基础”包括《计算机软件技术基础》和《计算机硬件技术基础》，“计算机应用基础”包括《数据库系统》、《计算机网络》和《多媒体技术》等等。
而且国家教委对非计算机专业的本科生在计算机知识和能力方面应该达到如下要求：⑴掌握计算机软、硬件基础知识：具备使用计算机实用工具处理日常事务的基本能力；具备通过网络获取信息、分析信息、利用信息，以及与他人交流的能力；了解并能自觉遵守信息化社会中的相关法律与道德规范。
⑵具有使用典型的专用软件（包）和软件工具解决本专业领域中问题的能力。
⑶具备利用数据库技术对信息进行管理、加工和使用的意识与能力。
此外，对某些专业的本科生同时提出了更高的要求：⑴具备通过建模编程和在本专业领域中进行科学计算的基本能力（偏理科专业）；⑵掌握计算机硬件的基本技术与分析方法，具备利用计算机硬件及接口技术解决本专业领域中问题的基本能力（偏工科专业）；⑶具备专业领域中计算机应用系统的集成与开发能力。
我国高等院校对计算机科学与技术专业（即计算机专业）的计算机教育也是分为三个层次，该层次是根据高校的学科类别划分的：⑴具有计算机一级学科博士学位授予权的教育部属重点高等院校。
该类本科着重培养理论基础比较坚实、技术掌握熟练、有一定研究和开发能力的计算机专业学科型人才（约本科的10%可攻读博士学位）。
⑵具有一个计算机二级学科专业博士点的教育部属高等院校。
该类本科着重培养有一定的理论基础、技术掌握比较熟练、有一定的研究或开发能力的计算机专业人才，其中一部分培养成学科型人才，另一部分培养成应用型人才（约本科的5%可攻读博士学位）。
《《计算机组成原理》》
《《计算机组成原理》》计算机组成原理是计算机科学中的一门重要课程，介绍了计算机硬件的组成和工作原理。
计算机组成原理包括硬件描述语言、计算机体系结构、指令系统、运算器、控制器、存储器和输入输出系统等内容。
本篇文章将详细介绍计算机组成原理的相关知识。
一、硬件描述语言硬件描述语言是用于描述数字电路的一种计算机语言，通常用于设计和模拟逻辑电路，如Verilog和VHDL等。
硬件描述语言可用于描述数字系统的行为及其结构，包括计算机的控制器和运算器等。
二、计算机体系结构计算机体系结构是指计算机组成的结构和功能，它包括指令集体系结构、中央处理器、存储器和输入输出系统等。
指令集体系结构指的是计算机处理器的指令集，包括指令格式、指令类型、地址模式和操作码等。
中央处理器包括算术逻辑单元和控制器两部分。
存储器分为主存和辅存，主存储器常用DRAM和SRAM两种存储器，而辅存储器一般指硬盘、光盘和闪存等。
三、指令系统指令系统通常是指计算机中的机器指令集，包括指令格式、指令操作码、操作数寻址方式等。
机器指令是计算机可执行的二进制代码，用于完成计算机的各项功能，如算术逻辑运算、数据传输、控制转移等。
四、运算器运算器是计算机的重要组成部分，用于执行二进制算术逻辑运算和移位操作。
它由ALU和寄存器组成，ALU完成数据的加减乘除、逻辑运算和位操作，而寄存器则用于存放数据和中间结果。
五、控制器控制器是计算机中的指挥官，它负责协调各个部件的工作，如指令的获取、解码和执行等。
控制器包括指令寄存器、程序计数器、时序发生器和状态寄存器等。
六、存储器存储器是计算机数据存储的地方，存储器主要分为主存和辅存。
其中主存可分为随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM）、高速缓存存储器（Cache）等，而辅存储器主要有硬盘、光盘和闪存等。
七、输入输出系统输入输出系统是计算机和外部设备之间进行信息交互的重要环节，其包括输入设备和输出设备两种。
输入设备主要有键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备则包括显示器、打印机、投影仪等。
《计算机组成原理》课程简介
计算机组成原理
(Princip1esofComputerComposotion)
总学时：72学时理论：60学时实验（上机、实习等）：12学时
学分：4.5
课程主要内容：
本课程是计算机科学与技术专业的一门必修基础课程。
从课程地位来说，它在先导课和后续课程之间起着承上启下的作用，通过教学，要使学生掌握计算机各大部件的组成及其工作原理，为学生将来设计制造、调试维修及计算机应用与各个领域打下理论基础。
课程既具有一定的理论性，又具实践性，同时还具有知识面广，内容多，难度大，更新快等特点，要求学生课前预习，课后复习，注重认真完成实验与作业，贯彻“厚基础重能力”的方针，学生应掌握计算机的各大部件组成结构、基本运算方法、工作原理及分析设计方法。
结合计算机组成原理的实验，从而形成较完整的计算机及系统的概念。
先修课程：
《模拟电子技术》、《数字电子技术》或《数字逻辑》、《汇编语言程序设计》、《高级语言程序设计》等。
适用专业：
计算机科学与技术
教材：
唐朔飞.《计算机组成原理》（第2版）.北京：高等教育出版社，2008教学介考书
[1]白宗英.《计算机组成原理》（第3版）.北京：科学出版社编2008
[2]莫正坤.《计算机组成原理》（第2版）.武汉：华中理工大学出版社，1996。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
南京大学软件工程专业本科教程——附录 B：专业基础/核心课程描述C213CC：《计算机组成原理》课程描述0 课程基本信息课程编号： 课程名称： 英文名称： 英文简称： 预备课程： 授课时间： 时间分配： 学分数： C213CC 计算机组成原理 Principles of Computer Organization PCO 计算系统基础 二年级第一学期 课堂教学（48 课时）＋实验安排（48 课时）＋课后作业与阅读（48 课时） 31 课程简介本课程是软件工程专业的专业核心课程。
课程着重介绍现今计算机系统的组织结构。
具体内 容包括：计算机的发展历史；计算机的内部结构；各部件（主存储器、高速缓冲存储器、外部存 储器、I/O 接口、虚拟存储器、指令系统、CPU、控制器、微程序控制器等）的功能特性、工作原 理、以及交互方式等。
学生通过课程学习可以更深入的了解计算机系统的结构，能够根据计算机 的特征编写出更高效的程序。
2 教材与参考资料 2.1 教材与指定阅读材料1) William Stallings, Computer Organization and Architecture - Designing for Performance (7th Edition), Prentice-Hall, 2006 David A. Patterson and John L. Hennessy, Computer Organization & Design (2nd edition), Morgan Kaufmann, 2003 徐福培，计算机组成与结构，电子工业出版社，20012.2 参考资料1) 2)3 教学目标通过本课程的学习，学生应该能够： 1) 理解计算机的基本结构，各部件的主要功能、特性； 2) 掌握 CPU、控制器等部件的结构与工作原理； 3) 理解计算机存储系统的层次结构，包括主存与外部存储器； 4) 掌握 I/O 部件的基本工作原理、相互连接方式以及 I/O 控制方式； 5) 了解硬件与软件之间的关系，如程序的局部性原理与 cache 和虚拟存储器的关系； 6) 掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法，能使用指令集编写汇编程序。
4 相关知识体系编号 CSE-AR.dig.0 CSE-AR.dig.1 描述 数字逻辑与数字系统 计算机发展历史回顾 k, c, a k E, D, O E 学时 4 1附录 B 第 40 页南京大学软件工程专业本科教程——附录 B：专业基础/核心课程描述 计算机的基本组成，硬件结构，软件的分类， 计算机语言及其编译 计算机的工作过程 计算机系统结构的概念，性能评价：吞吐量、 响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执 行时间；MIPS、MFLOPS 数据的机器级表示 数值表示和数制 定点数和浮点数系统 有符号数的表示方法和基本运算方法 非数值数据的表示（如字符代码和图像数据） 系统可靠性与纠错码 数据运算器的结构 汇编级机器组织 指令格式 数据的存储方式与寻址方式 指令集及其分类（数据操作，控制，输入/输出） 子程序调用和返回机制 汇编语言和机器语言编程基础 存储系统组织和结构 存储器件类型及其工作原理 主存储器的组织和操作 存储器的延迟，工作周期，带宽提高和交叉存 储技术 层次化存储系统 高速缓冲存储器（地址映射，块大小，替换和 更新机制） 虚拟存储器（页表，TLB快表） 接口与通信 输入/输出基本原理，信号交换，缓冲存储 程序控制I/O，中断驱动I/O，DMA 中断结构，向量化和优先级化，中断识别 外部存储器的物理组织及驱动 总线和总线协议，仲裁机构和直接存储器存取 （DMA），总线仲裁（集中仲裁方式、分布仲 裁方式） 总线概述（总线的基本概念、总线的分类、总 线的组成及其性能指标） 总线操作和定时（同步定时方式、异步定时方 式） 总线标准 RAID系统结构 功能组织 简单的数据通路实现 CPU的功能和基本结构 数据通路的功能和基本结构CSE-AR.dig.2 CSE-AR.dig.4 CSE-AR.dig.5 CSE-AR.dat.0 CSE-AR.dat.1 CSE-AR.dat.2 CSE-AR.dat.3 CSE-AR.dat.4 CSE-AR.dat.5 CSE-AR.dat.6 CSE-AR.asm.0 CSE-AR.asm.1 CSE-AR.asm.2 CSE-AR.asm.3 CSE-AR.asm.4 CSE-AR.asm.5 CSE-AR.mem.0 CSE-AR.mem.1 CSE-AR.mem.2 CSE-AR.mem.3 CSE-AR.mem.4 CSE-AR.mem.5 CSE-AR.mem.6 CSE-AR.iac.0 CSE-AR.iac.1 CSE-AR.iac.2 CSE-AR.iac.3 CSE-AR.iac.4 CSE-AR.iac.5 CSE-AR.iac.6 CSE-AR.iac.7 CSE-AR.iac.8 CSE-AR.iac.9 CSE-AR.fun.0 CSE-AR.fun.1 CSE-AR.fun.2 CSE-AR.fun.3k k kE E E1 1 1 3 * 1 1 * * * 6 1 1 2 1 1 10 1 1 1 1 4 2 10 1 1 1 1 1 1 1 1 2 15 * 1 1k c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c cE E E D E D E E E E E E E D E E E E E E E E E E E E E E E附录 B 第 41 页南京大学软件工程专业本科教程——附录 B：专业基础/核心课程描述 CSE-AR.fun.4 CSE-AR.fun.5 CSE-AR.fun.6 CSE-AR.fun.7 CSE-AR.fun.8 CSE-AR.fun.9 CSE-AR.fun.10 CSE-AR.mul.0 CSE-AR.mul.1 CSE-AR.mul.2 CSE-AR.mul.3 CSE-AR.mul.4 CSE-AR.mul.5 CSE-AR.per.0 CSE-AR.per.1 CSE-AR.per.2 CSE-AR.per.3 CSE-AR.per.4 CSE-AR.per.5 STP-AR.intel.0 STP-AR.intel.1 STP-AR.intel.2 STP-AR.intel.3 STP-AR.cr.0 STP-AR.cr.1 STP-AR.cr.2 STP-AR.para.0 STP-AR.para.1 STP-AR.para.2 控制器的功能和工作原理 硬布线控制器 微程序控制器（微程序、微指令和微命令；微 指令的编码方式；微地址的形式方式） 指令读取、解码和执行 异常与中断 指令流水线的基本概念 超标量和动态流水线的基本概念 多处理和其他系统结构 SIMD, MIMD, VLIW和EPIC 网络互联（超立方体，混洗交换，网格结构， 交叉开关结构） 共享存储系统 Cache一致性 存储模型和存储一致性 性能提高技术 超标量系统结构 分支预测 指令预取 推测执行 多线程 Intel的硬件平台 IA架构（Pentium） XScale工具包 Intel超线程工具，Intel性能工具 CISC与RISC CISC RISC 并行体系结构 AMP非对称多处理 SMP对称多处理 c c c c c c c c c c c c c c c c c a a a c c c c E D E E E E D O O O O O O O O O O E E E E E E E 2 2 4 1 * 2 2 6 1 1 1 2 1 3 * 1 1 * * 4 1 2 1 2 1 1 2 1 15 教学补充事项 5.1 对前驱课程的教学需求通过前驱课程《计算系统基础》的学习，学生能够掌握数字逻辑与数字系统、数值表示和数 制、简单的汇编级机器组织。
5.2 本课程的教学考虑教学内容应当包括当前使用的一些技术和设备。
5.3 对后续课程的教学建议《操作系统》从资源管理和大型软件系统构造的观点出发讲授计算机操作系统的基本功能、 实现原理和设计方法。
附录 B 第 42 页南京大学软件工程专业本科教程——附录 B：专业基础/核心课程描述6 教学计划序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 主题 计算机的发展 历史和性能 计算机功能和 总线互连， 中断 主存储器 高速缓冲存储 器（Cache） 外部存储器 I/O 接口 虚拟存储器 计算机数的表 示和运算 指令系统 指令的寻址方 式 CPU 控制器 微程序控制器 其他系统结构 内容 课时 计算机的发展，Moore 定律；计算机硬件 3 的基本组成；性能问题，性能平衡 计算机的工作过程；中断概念，中断处理 过程，多重中断；总线概述、仲裁、操作； 5 I/O 总线 存储器分层结构，半导体主存储器，只读 4 存储器，主存储器的组织 程序访问的局部性原理，Cache 的工作原 4 理，地址映射，替换算法，写策略 外部存储器：硬盘存储器， RAID，光盘 3 存储器 异常与中断； I/O 接口的功能和基本结构； 三种 I/O 方式： 程序式 I/O、 中断驱动 I/O、 3 DMA；I/O 通道 程序分段、段表；分页、页表；虚拟存储 2 器的基本概念，TLB 快表 整数表示，整数运算；浮点数表示，浮点 3 数运算；字符、BCD 码 操作数类型及其存储方式；指令分类（数 3 据传送、数据操作、控制、输入/输出等） 常见寻址方式；指令格式；子程序调用和 3 返回机制；汇编语言和机器语言编程基础 简单的数据通信实现， CPU 的功能和基本 3 结构；指令执行过程；数据通路的功能和 结构；指令流水线 控制器的功能和工作原理；控制信号和微 4 操作；处理机内部组织；硬布线控制器 微程序、 微指令； 微指令格式和编码方式； 4 微地址的形成方式 RISC 和 CISC 的基本概念； 超标量和动态 4 流水线的基本概念 相关知识体 CSE-AR.dig.1~2 CSE-AR.dig.5 CSE-AR.dig.4 CSE-AR.iac.5~8 CSE-AR.mem.1~4 CSE-AR.mem.5 CSE-AR.iac.4 CSE-AR.iac.9 CSE-AR.fun.8 CSE-AR.iac.1~3 CSE-AR.mem.6 CSE-AR.dat.1~6 CSE-AR.asm.1 CSE-AR.asm.3 CSE-AR.asm.2 CSE-AR.asm.4~5 CSE-AR.fun.1~3 CSE-AR.fun.7 CSE-AR.fun.4~5 CSE-AR.fun.6 CSE-AR.fun.9~107 实验 7.1 实验目标掌握使用 80x86 指令集进行汇编语言程序设计。