计算机组成原理之数值的机器运算培训讲义教程方案
计算机组成原理教案
计算机组成原理教案一、概述计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门基础课程，主要介绍计算机硬件系统的原理和结构。
本节课程将系统讲解计算机组成原理的相关知识，包括计算机系统的层次结构、指令系统、数据表示、计算机运算、控制单元、存储器等内容。
二、计算机系统的层次结构1. 计算机系统的五大组成部分计算机系统由五大组成部分构成，包括输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储器。
其中，输入设备用于接收外部信息，输出设备用于显示处理结果，运算器执行程序运算，控制器控制程序执行，存储器存储数据和程序。
2. 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构分为硬件层和软件层，硬件层包括处理器、存储器、输入输出设备等；软件层包括系统软件和应用软件。
硬件层和软件层相互配合，共同完成计算机系统的功能。
三、指令系统1. 指令系统的基本概念指令系统是计算机执行程序的基本单位，包括指令集合、地址寻址方式、指令格式等。
指令集合是计算机可以执行的指令的集合，地址寻址方式是指令中操作数的寻址方式，指令格式定义了指令的组成形式。
2. 指令执行过程指令的执行过程包括取指、分析指令、执行指令和结果存储等步骤。
取指是从存储器中读取指令，分析指令是对指令进行解码，执行指令是根据指令操作码执行相应操作，结果存储是将执行结果存储到指定位置。
四、数据表示1. 数字系统数字系统是计算机数据的表示方式，常用的数字系统包括二进制、八进制、十进制和十六进制等。
在计算机系统中，二进制是最基本的数据表示方式。
2. 数据表示格式数据在计算机中以位、字节、字等单位来表示，位是最小的数据单元，字节由8位组成，字由若干字节构成。
在计算机中，数据的表示格式包括无符号数表示和有符号数表示。
五、计算机运算1. 计算机的算术逻辑单元计算机的算术逻辑单元(ALU)是计算机执行算术和逻辑运算的核心组件，包括加法、减法、与、或、非等运算。
ALU通过控制单元的指令执行相应的运算操作。
2. 运算指令的执行运算指令包括算术运算指令和逻辑运算指令，算术运算指令用于执行加减乘除等算术运算，逻辑运算指令用于执行与或非等逻辑运算。
计算机组成原理教案
计算机组成原理教案一、教学目标1.了解计算机组成原理的基本概念和工作原理；2.掌握计算机的数据表示方法和计算机的基本组成部分；3.理解计算机的工作流程和计算机的层次结构。
二、教学内容1.计算机组成原理概述1.1 计算机组成原理的定义和基本概念1.2 计算机硬件与软件的关系1.3 计算机组成原理的研究内容和意义2.数据的表示和运算2.1 二进制和十进制的转换2.2 原码、反码和补码的表示方法2.3 整数的运算和溢出处理2.4 浮点数的表示和运算3.计算机的基本组成部分3.1 中央处理器（CPU）的功能和组成3.2 存储器的分类和层次结构3.3 输入输出设备的功能和种类3.4 总线的作用和分类4.计算机的工作原理4.1 指令和数据的存储方式4.2 指令的执行过程和机器周期4.3 数据通路和控制单元的工作原理5.计算机的层次结构5.1 冯·诺依曼体系结构5.2 存储器的层次结构和存储器管理5.3 指令的格式和地址寻址方式5.4 简单的指令系统设计三、教学方法1.讲授：通过讲解基本概念、原理和举例来引导学生理解计算机组成原理的相关内容。
2.实验：设计相关的实验，让学生亲自操作计算机硬件，观察和分析计算机的工作过程。
3.案例分析：结合实际案例，分析计算机的组成和工作原理，培养学生独立思考和解决问题的能力。
四、教学评价1.课堂练习：通过课堂练习，检测学生对计算机组成原理的掌握程度。
2.实验报告：要求学生完成实验，并撰写实验报告，对实验结果进行分析和总结。
3.作业和考试：布置相关的作业和期末考试，考查学生对计算机组成原理的理论知识和应用能力。
五、教学资源1.计算机硬件设备：包括计算机主机、显示器、键盘等。
2.教学课件：准备包括计算机组成原理的基本知识和案例分析的教学课件。
3.参考书籍：推荐相关的计算机组成原理教材和参考书籍。
六、教学进度安排根据教学内容和课时安排，合理划分每个章节的学习时间，确保教学进度的顺利进行。
《计算机组成原理》课程教学大纲(1)
计算机组成原理课程教学大纲（Princip1esofComputerComposition）学时数：72学时其中：实验学时：12学时课外学时：0学时学分数：4.5适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的与任务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。
二、课程教学的基本要求本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。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章计算机系统概论（4学时）一、基本内容：计算机系统层次、基本组成、主要技术指标、软、硬件。
（一）计算机的系统及层次结构（二）计算机的硬件（H）计算机的软件（四）计算机的主要技术指标（五）计算机的基本工作过程第二章计算机发展及应用（2学时）一、基本内容：计算机的发展历史、计算机的应用特点（一）计算机的发展历史（二）计算机的应用及特点（三）计算机及应用展望二、基本要求：了解计算机发展、熟悉计算机在多个领域应用特点I重点：计算机的发展历史、计算机的应用及特最-第三章系统总线（4学时）一、基本内容：总线的分类、总线性能指标、总线结构与控制（一）总线的基本概念（二）总线的分类（H）总线特性及性能指标（四）总线结构（五）总线控制二、基本要求：掌握总线基本概念、熟悉总线基本结构和性能指标重点：总线基本结构和性能指标、总线控制。
难点：总线判优控制、总线通讯控制。
第四章存储系统（8学时）一、基本内容：存贮器系统，RAM,ROM,CACHE,主存储器与CPU的连接。
计算机组成原理第4章
本章学习要求
• 掌握：定点补码加法和减法运算方法 • 理解：3种溢出检测方法 • 理解：补码移位运算和常见的舍入操作方法 • 了解：串行加法器与并行加法器 • 理解：进位产生和进位传递 • 掌握：定点原码、补码乘法运算方法 • 掌握：定点原码、补码加减交替除法运算方法 • 理解：浮点加减乘除运算 • 理解：逻辑运算 • 了解：运算器的基本结构及浮点协处理器
第4章 数值的机器运算
设操作数信号为4、3、2、1、（最低 位信号为1）。向最低位进位的信号为C0、 Gi、Pi 分别是各位的进位产生函数和进位 传递函数。
（1）完善第4位先行进位信号的逻辑表达 式。 C4=G4+P4G3+……
（2）基于操作数，试述表达式中各项的 实际含义。
第4章 数值的机器运算
[-Y]补=[[Y]补]变补
第4章 数值的机器运算
2.补码减法（续）
“某数的补码表示”与“变补”是两个不 同的概念。一个负数由原码转换成补码时，符 号位是不变的，仅对数值位各位变反，末位加 “1”。而变补则不论这个数的真值是正是负， 一律连同符号位一起变反，末位加“1”。[Y]补 表示的真值如果是正数，则变补后[-Y]补所表示 的真值变为负数，反之亦然。
第4章 数值的机器运算
16位单级先行进位加法器
S1 6～S1 3
S1 2～S9
S8～S5
S4～S1
C16 4位CLA C12 4位CLA C8 4位CLA C4 4位CLA
加法器
加法器
加法器
加法器
C0
A1 6～A1 3
A1 2～A9
B1 6～B1 3
B1 2～B9
A8～A5 B8～B5
《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。
《计算机组成原理第4章数值的机器运算
3.移位功能的实现 3.移位功能的实现 在计算机中， 在计算机中 ， 通常移位操作由移位寄存 器来实现， 器来实现，但也有一些计算机不设置专门的移 位寄存器，而在加法器的输出端加一个移位器。 位寄存器，而在加法器的输出端加一个移位器。 移位器是由与门和或门组成的逻辑电路（ 移位器是由与门和或门组成的逻辑电路（实际 是一个多路选择器） 可以实现直传（ 是一个多路选择器 ） ， 可以实现直传 （ 不移 左斜一位送（左移一位） 位）、左斜一位送（左移一位）和右斜一位送 右移一位）的功能。 （右移一位）的功能。
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3.补码加减运算规则
⑴参加运算的两个操作数均用补码表示； 参加运算的两个操作数均用补码表示； 符号位作为数的一部分参加运算； ⑵符号位作为数的一部分参加运算； 若做加法， 则两数直接相加， 若做减法， ⑶ 若做加法 ， 则两数直接相加 ， 若做减法 ， 则 将被减数与减数的机器负数相加； 将被减数与减数的机器负数相加； ⑷运算结果仍用补码表示
第4章数值的机器运算
运算器是计算机进行算术运算和逻辑运 算的主要部件， 算的主要部件，运算器的逻辑结构取决于机器 的指令系统、数据表示方法和运算方法等。 的指令系统、数据表示方法和运算方法等。本 章主要讨论数值数据在计算机中实现算术运算 和逻辑运算的方法， 和逻辑运算的方法，以及运算部件的基本结构 和工作原理。 和工作原理。
8
4.2.2 补码加减运算
1.补码加法 补码加法 两个补码表示的数相加，符号位参加运算， 两个补码表示的数相加，符号位参加运算，且两 数和的补码等于两数补码之和， 数和的补码等于两数补码之和，即： [X+Y]补=[X]补+[Y]补
2.补码减法 补码减法
根据补码加法公式可推出： 根据补码加法公式可推出： [X-Y]补=[X+(-Y)]补=[X]补+[-Y]补 从补码减法公式可以看出，只要求得[-Y] 补 ， 就 从补码减法公式可以看出 ， 只要求得 可以变减法为加法。 不管Y的真值为正或为负 的真值为正或为负， 可以变减法为加法 。 不管 的真值为正或为负 ， 已知 [Y]补求[-Y]补的方法是：将[Y]补连同符号位一起求反， 的方法是： 连同符号位一起求反， 末尾加“ 被称为[Y] 的机器负数， 末尾加 “ 1” 。 [-Y]补 被称为 补 的机器负数 ， 由 [Y] 补 的过程称为对[Y] 变补（求补） 求[-Y]补的过程称为对 补变补（求补），表示为 [-Y]补=[[Y]补]变补 9
计算机组成原理之数值机器运算培训教程
计算机组成原理
数值的
机器运算
2009.9
北京理工大学计算机科学技术学院
第4章
计算机组成原理
运算器是计算机进行算术运算和
逻辑运算的主要部件，运算器的逻辑 结构取决于机器的指令系统、数据表 示方法和运算方法等。本章主要讨论 数值数据在计算机中实现算术运算和 逻辑运算的方法，以及运算部件的基 本结构和工作原理。
Ai Bi
2009.9
北京理工大学计算机科学技术学院
4.1 基本算术运算的实现
计算机组成原理
全加器的逻辑表达式为
Si=Ai⊕Bi⊕Ci-1 Ci=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci-1 2.串行加法器与并行加法器
在串行加法器中，只有一个全加器， 数据逐位串行送入加法器进行运算。
如果操作数长n位，加法就要分n次进 行，每次只能产生一位和。
2009.9
北京理工大学计算机科学技术学院
4.1 基本算术运算的实现
计算机组成原理
ty
6
4
ห้องสมุดไป่ตู้
2
C16
C12
C8
C4
C1 C0 Ci
2009.9
北京理工大学计算机科学技术学院
4.1 基本算术运算的实现
四位CLA加法器
S4～S1
计算机组成原理
四位BCLA加法器
G1 P1 S4～ S1
∴Ci=Gi+PiCi-1
2009.9
北京理工大学计算机科学技术学院
4.1 基本算术运算的实现
计算机组成原理
把n个全加器串接起来，就可进行两个 n位数的相加。串行进位又称行波进位，每 一级进位直接依赖于前一级的进位，即进 位信号是逐级形成的。
《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。
计算机运算原理教案
计算机运算原理教案第一部分，引言。
计算机运算原理是计算机科学中的基础知识，它涉及到计算机如何进行运算、存储数据以及进行逻辑判断。
本教案将介绍计算机运算原理的基本概念和相关知识，帮助学生深入了解计算机的运作原理。
第二部分，计算机运算基础。
1. 二进制系统。
计算机是以二进制系统进行运算的，即所有的数据都以0和1的形式进行存储和计算。
学生需要了解二进制系统的基本概念，包括二进制数的表示方法、二进制加减乘除的运算规则等。
2. 逻辑门。
逻辑门是计算机中的基本组成单元，它可以进行逻辑运算并输出结果。
学生需要了解与、或、非等逻辑门的基本原理和运算规则，理解逻辑门在计算机中的作用。
3. 数据存储。
计算机中的数据存储是通过存储单元来实现的，学生需要了解存储单元的基本结构和工作原理，包括存储单元的地址、数据存储方式等。
第三部分，计算机运算原理。
1. 运算器。
运算器是计算机中负责进行运算的部分，学生需要了解运算器的基本结构和工作原理，包括运算器的算术逻辑单元、寄存器等组成部分。
2. 控制器。
控制器是计算机中负责控制整个运算过程的部分，学生需要了解控制器的基本结构和工作原理，包括控制器的指令执行过程、时序控制等。
3. 存储器。
存储器是计算机中负责存储数据和程序的部分，学生需要了解存储器的基本结构和工作原理，包括存储器的层次结构、存储器的访问方式等。
第四部分，计算机运算原理的应用。
1. CPU的工作原理。
CPU是计算机中的核心部件，它负责进行数据运算和控制整个计算机系统的运行。
学生需要了解CPU的工作原理，包括指令执行过程、数据传输过程等。
2. 内存的工作原理。
内存是计算机中的重要存储部件，它负责存储数据和程序。
学生需要了解内存的工作原理，包括数据的读写过程、内存的地址映射等。
3. 输入输出设备的工作原理。
输入输出设备是计算机与外部世界进行交互的接口，学生需要了解输入输出设备的工作原理，包括数据的输入输出过程、设备的控制方式等。
计算机组成原理教案
计算机组成原理教案第一章：计算机概述1.1 计算机的定义与发展了解计算机的定义和发展历程，从电子管计算机到集成电路计算机，再到现在的超大规模集成电路计算机。
理解计算机的两次重大变革：电子管时代和集成电路时代。
1.2 计算机的分类与性能指标掌握计算机的分类：模拟计算机、数字计算机和混合计算机。
熟悉计算机的主要性能指标：CPU主频、内存容量、运算速度等。
1.3 计算机系统的组成理解计算机系统的硬件和软件两部分组成。
掌握硬件系统的五大部件：CPU、内存、输入/输出设备、存储器、控制器。
第二章：数据的表示和运算2.1 数制与编码熟悉二进制、八进制、十进制和十六进制等数制的基本概念和转换方法。
了解计算机中数据的编码方式，如ASCII码、Uni码等。
2.2 计算机中的数据类型和运算掌握计算机中的数据类型：整数、实数、字符等。
熟悉计算机中的基本运算：加、减、乘、除、位运算等。
2.3 算术逻辑单元(ALU)了解ALU的功能和结构，包括加法器、减法器、乘法器、除法器等。
掌握ALU的主要性能指标和工作原理。
第三章：中央处理器(CPU)3.1 CPU的结构与工作原理熟悉CPU的结构：控制单元、运算单元、寄存器组等。
理解CPU的工作原理：取指、译码、执行、访存、写回。
3.2 指令系统掌握指令的格式和分类，如数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令等。
了解指令的执行过程，包括指令的获取、解码、执行和结果的存储。
3.3 处理器调度与并发执行理解处理器调度的概念和重要性。
掌握进程调度算法，如FCFS、SJF、RR等。
了解多核处理器和多线程技术。
第四章：存储系统4.1 存储器概述熟悉存储器的分类：主存储器、辅助存储器、缓存存储器等。
了解存储器的主要性能指标：容量、速度、功耗等。
4.2 随机存储器(RAM)与只读存储器(ROM)掌握RAM和ROM的原理和特点，如动态RAM、静态RAM、PROM、EPROM 等。
4.3 存储器层次结构理解存储器层次结构的概念，包括层次的划分和各级存储器的组织方式。
计算机组成原理计算机的运算方法(共56张PPT)精选全文
10 0001 0000
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……
……
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1
00110001
……
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00111001
A
16 0001 0110
1111
F
由于ASCII码低四位与BCD码相同，转换方便。 ASCII码左移四位得BCD码， BCD码前加0011得ASCII码。
一般采用二进制运算的计算机中不采用BCD码，矫正不方便。 商用计算机中采用BCD码，专门设置有十进制运算电路。
八进制数与十六进制数之间，可将二进制数作为中介进行转换。
、数值的处理（数制转换）
3） BCD码（十进制）：P214-215
如果计算机以二进制进行运算和处理时，只要在输入输出处理时进
行二 / 十进制转换即可。
但在商业统计中，二 / 十进制转换存在两个问题：
（1）转换占用实际运算很大的时间； （2）十进制的，无法用二进制精确表示；
例：将(0. 1)10转换成二进制数 ( 要求5位有效位) 。
结果
0.1×2
最高位 0 .2×2
… 0 .4×2
0 .8×2
1 .6×2
1 .2×2
0 .4×2
直到乘积的小数部分为0，
或结果已满足所需精度要求为止.
0 .8×2
最低位 1 .6000
可能永远乘不完，小数部分不为0， 意味存在一点误差。
2 105
余数
结果
2 52
1
2 26
0
2 13
0
26
1
23
0
21
1
0
1
直到商等于0为止
课程教案计算机组成原理
课程教案计算机组成原理课程教案：计算机组成原理教学目标：1. 理解计算机组成原理的基本概念和理论；2. 掌握计算机系统结构及其主要组成部分；3. 了解计算机内部数据传输与控制的基本原理；4. 掌握计算机数据表示和运算的基础知识；5. 能够分析和解决计算机硬件设计中的基本问题。
教学内容：一、计算机组成原理概述1. 计算机组成原理的定义和作用2. 计算机系统的层次结构3. 计算机硬件与软件的关系二、计算机系统结构1. 冯·诺依曼结构2. 存储程序与指令执行3. 控制单元与运算器4. 输入输出设备和存储器三、数据传输和控制1. 内部数据传输的基本原理2. 控制器的功能与设计原则3. 输入输出设备的接口设计四、数据表示和运算1. 二进制数系统2. 数字信号的表示与编码3. 逻辑运算和算术运算4. 浮点数表示与运算五、计算机硬件设计1. 存储器的层次结构与设计2. 中央处理器的设计与优化3. 输入输出设备的设计与接口教学方法：1. 课堂讲授：教师对计算机组成原理的相关概念和理论进行详细讲解，帮助学生理解和掌握知识；2. 实验演示：通过实际的计算机硬件实验，展示计算机组成原理在实践中的应用，加深学生对知识的理解；3. 分组讨论：鼓励学生自主学习和合作讨论，在小组内共同解决计算机硬件设计问题，提高问题解决能力；4. 课堂练习：通过课堂上的练习题，检验学生对计算机组成原理的掌握情况，加强知识运用能力。
教学评价：1. 课堂表现：学生的参与度、表达能力和问题解决能力；2. 实验报告：学生的实验记录和实验结果分析；3. 期末考试：对学生对计算机组成原理知识的综合掌握情况的评估；4. 作业完成情况：学生对相关理论知识的理解和应用。
教学资源：1. 教材：《计算机组成原理》；2. 实验设备：计算机硬件实验平台、开发板等；3. 多媒体教学资源：PPT、视频等。
教学进度安排：本课程为两学期课程，每周2个课时，共32个课时。
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、课程简介1. 课程定位：本课程旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成原理，理解计算机硬件和软件的相互作用，为学习计算机科学与技术其他课程打下基础。
2. 课程目标：通过本课程的学习，使学生能够：描述计算机硬件的基本组成部件及其功能；理解计算机软件与硬件之间的交互过程；掌握计算机系统性能评价的基本方法。
二、教学内容1. 计算机系统概述计算机发展史计算机系统层次结构计算机系统性能评价2. 计算机组成原理数据表示和运算方法存储器层次结构中央处理器（CPU）组成与工作原理输入输出系统3. 指令系统指令格式与分类寻址方式指令执行过程4. 计算机体系结构冯·诺依曼结构哈佛结构堆栈式结构5. 总线与接口总线概念与分类总线协议接口技术三、教学方法1. 讲授法：通过理论讲解，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和方法。
2. 案例分析法：分析实际计算机系统组成部件的工作原理和应用案例，提高学生的实践能力。
3. 实验法：安排实验课程，使学生亲自操作计算机组成原理的相关设备，加深对理论知识的理解。
4. 小组讨论法：组织学生分组讨论，培养学生的团队合作能力和问题解决能力。
四、教学资源1. 教材：选用权威、实用的教材，如《计算机组成原理》（唐朔飞编著，高等教育出版社）。
2. 课件：制作精美、生动的课件，辅助教学。
3. 实验设备：配置计算机组成原理实验设备，如CPU、内存、硬盘、显卡等。
4. 网络资源：利用网络资源，为学生提供更多学习资料和实践案例。
五、课程评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、作业完成情况和小测验成绩。
2. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和分析解决问题的能力。
3. 期末考试：采用闭卷考试方式，考察学生对课程知识的掌握程度。
4. 综合评价：结合平时成绩、实验报告和期末考试成绩，全面评价学生的学习效果。
六、教学安排1. 课时：本课程共计48课时，包括32课时理论教学，16课时实验教学。
计算机组成原理教学讲义
《计算机组成原理》讲稿贾茂盈计算机学院计算机技术系第一章计算机系统概论1．1 计算机的分类和应用1．1．1 计算机的分类计算机分类：模拟：处理在时间和数值上连续的量数字：处理离散的量数字计算机分类：专用计算机：如工控机、DSP、IOP等通用计算机：GPP通用机分类：巨型机（Super-Computer）、大型机（Mainframe）、中型机（Medium-size Computer）、小型机（minicomputer）、微型机（microcomputer）、单片机（Single-Chip Computer）1．1．2 计算机的应用科学计算传统方式：工作量大、人工处理慢自动控制：数控机床、流水线控制测量和测试：提高精度、在恶劣条件下的测量信息处理：教育、卫生：计算机辅助教学（CAI）、多媒体教室、CT（Computerizedtomography）家电人工智能1．2 计算机的硬件1．2．1 数字计算机的硬件组成五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入／输出设备。
概念：存储单元、地址、存储容量、外存储器、内存储器、指令、程序、指令的组成、存储程序、程序控制、指令系统、指令周期、执行周期、CPU、主机、数据字、指令字、数据流、指令流、适配器。
冯·诺依曼体系结构：(1) 采用二进制形式表示数据和指令数据和指令在代码的外形上并无区别．都是由0和1组成的代码序列，只是各自约定的含义不同而已。
采用二进制、使信息数字化容易实现，可以用二值逻辑工具进行处理。
程序信息本身也可以作为被处理的对象，进行加工处理，例如对照程序进行编译，就是将源程序当作被加工处理的对象。
(2) 采用存储程序方式这是诺依曼思想的核心内容。
如前所述，它意味着事先编制程序，事先将程序(包含指令和数据)存入主存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。
这是计算机能高速自动运行的基础。
计算机的工作体现为执行程序，计算机功能的扩展在很大程度上体现为所存储程序的扩展。
计算机基础知识计算机组成原理PPT学习教案
2、运算速度
计算机的运算速度是指每秒钟所能执行的指令条数， 是平均运算速度。用MIPS（百万次/秒）来描述。
时钟频率是决定运算速度的重要指标：是指微处理器 在单位时间（秒）内发出的脉冲数。时钟频率越高， 其运算速度就越快。一般时钟频率用兆赫（MHz）为 单位。如Pentium III 800的主频为800MHz。
2.1.2 计算机工作原理
地址
00400 00401 00402 00403 00404 00405 00406 00407 00408 00409 0040A 0040B
指令或数据
01
1
00407
04
1
0040A
03
1
00408
04
1
0040A
03
1
00409
02
1
0040B
FF
a
b
c
x
y
说明
取数：R1←a 乘法：R1←a×x 加法：R1←ax+b 乘法：R1←(ax+b)x 加法：R1←(ax+b)x+c 存数：0040E←y
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2.2.1 中央处理器CPU
CPU的性能指标
3.兼容性：
特定CPU的机器语言必须使用该CPU的指令集（告诉CPU如何操作的具体 指令集合）。
由于各处理器都有特定的指令集，为某种计算机设计的程序在另一种计 算机上可能无法运行。可在给定计算机上运行的程序即与该计算机的处 理器兼容。
计算机基础知识计算机组成原理
会计学
1
2.1.1 计算机系统组成
一个完整的计算机系统，包括两大部分，即硬件 系统和软件系统。
计算机组成原理教案8
第二章 数据的表示与运算 章节名称 2.7 定点数的加、减法运算和加、减电路的实现 （3）
2.8 定点数的乘、除法运算和乘、除法电路的实现（1）
授课形式 理论课■ 案例讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
本次授课目的与要求： 1、理解加法器的进位方式和实现电路 2、掌握基本 ALU 硬件电路及其工作原理
本次学重点与难点
重点： 一位 ALU 电路；先行进位及其电路； 难点： ALU 硬件电路的工作原理
教学内容提要及时间分配
教学内容纲要：
1、一位 ALU 电路及功能实现和控制信号的关系； 2、先行进位及其实现的加法器； 3、原码乘法 4、原码一位乘法运算器原理
教学方法与手段设计
1、教学方法： （1）以一位 ALU 电路为切入点分析，推出 4 位典型 ALU 芯片 74LS181； （2）从原码一位乘法运算原理框图分析原码乘法的实现。 2、辅助手段： 多媒体课件 3、重点和难点：通过 ALU 硬件电路讨论电路实现的逻辑表达式，并验证实现的运算。 板书设计 （1）主要播放 ppt 课件，课件中以文字描述为主，要点、难点及关键词用不同颜色标注，硬件 和存储器结构配以示意图（详见 ppt 课件）； （2）通过板书验证 74LS181 的算术逻辑运算功能
课外复习、预习要求及作业布置 复习：本次课程内容 作业：3.3（1）（10） 补充题：选择题：15、17、18、19
本次课程属于理论知识讲解，涉及硬件电路知识，学生分析能力较差 ，有待于课后化 课后小结 时间补缺。
计算机组成原理教案(第二章)
2.字符串
字符串是指连续的一串字符,通常方式下,它们占用主存中连续的多 个字节,每个字节存一个字符。
[例]将字符串： IF└┘A>B└┘THEN└┘READ(C)
从高位字节到低位字节依次存在主存中。
2.1.4 汉字的表示方法
1.汉字的输入编码 2.汉字内码 为了与英文字符能相互区别,汉字机内代码中两个字节 的最高位均规定为“1”。 3.汉字字模码
自定义数据表示则用数据本身来说明数据类型。表示形式有两种， 标志符数据表示和描述符数据表示。
优缺点
标志符数据表示
标识符
数据
描述符数据表示
描述符 标志位
特征标 记
数据块 长度
数据块起始 地址
区别
(1)标志符与每个数据相连，二者合起来存放在一个存储单元,而 描述符要和数据分开存放。
(2)描述符表示中，先访问描述符，后访问数据，至少增加一次访 存。
(3)描述符是程序的一部分，而不是数据的一部分。
2.1.2 数的机器码表示
真值:书写表示的数
机器数或机器码:符号位和数字位一起编码的原码、补码、 反码、移码等
1.原码表示法
规则:最高位为符号位,正取0,负取1.
最大优点:采用原码表示法简单易懂.
最大缺点:是加法运算复杂。 (1)当两数相加时，如果是同号则数值相加； (2)如果是异号，则要进行减法。 (3)而在进行减法时还要比较绝对值的大小，然后大数减去小 数，最后还要给结果选择符号。
2.2.4 基本的二进制加法/减法器
表2.2 一位全加器真值表
两个二进制数字Ai,Bi和一个进位输入Ci相加,产生一个和输出 Si,以及一个进位输出Ci＋1。 输入 输出 Ai 0 Bi 0 Ci 0 Si 0 Ci＋1 0