计算机组成与结构课程教学大纲

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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、课程简介
课程编号:09464004
课程名称:[计算机组成原理](Computer Organization and Principle)
学时64 学分 4
开课学期:6
参考教材:计算机组成原理(第三版),白中英,科学出版社:2000,11
开课对象:计算机类本科
先修课程:数字逻辑
内容提要:本课程以计算机的主要组成部分:运算器、存储器、控制器、输入输出设备和总线为线索,详细系统地讲解了各组成部分的工作原理,在此基础上整个计算机系
统的工作原理。

二、教学目的和要求
通过本课程的学习,使学生了解计算机系统的组织结构,计算机的工作原理,掌握ALU,组合逻辑控制器和微程序控制器等设计原理和方法,了解存储器、外设接口等工作原理,为《计算机系统结构》课程打下基础。

三、教学方法与教学手段
本课程的教学方法主要采用课堂教学,以多媒体教学为主要手段。

根据各章节的内容的特点因章节施教,启发式教学贯穿始终。

四、教学内容安排和教学要求
(教学要求:A——掌握;B——理解;C——了解)
五、建议实验项目及学时分配
1.运算器实验(2学时)
2.存储器实验(2学时)
3.微控制器实验(4学时)
4.基本模型机设计与实现(2学时)
六、教学参考书
1.计算机组成与结构,王爱英主编,清华大学出版社,1993
2.计算机组成原理,俸远帧,电子工业出版社,1989
起草人:刘宏申审核人:日期:。

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。

《计算机组成原理实验》教学大纲(信息)

《计算机组成原理实验》教学大纲(信息)

《计算机组成结构实验》教学大纲(Experiments of Computer Orgnaization)一、基本信息课程代码:学分:1总学时:28适用对象:计算机科学与技术专业先修课程:无二、课程性质、教学目的和要求(一)课程性质和目的《计算机组成结构实验》是为配合《计算机组成结构原理》课程的教学而开设的独立实验课程,主要培养学生在计算机组成方面的基本知识,了解模型机的设计、调试与分析。

通过本实验大纲所安排的实验内容,使学生能更好地理解和掌握计算机组成结构的工作原理、内部各单元的工作过程和涉及的相应技术,锻炼学生的动手能力以及一定的简单计算机设计能力。

(二)教学方法和手段《计算机组成结构实验》课程的教学方式包括课堂教学、课堂实验、实验考核和实验报告四部分。

课堂教学部分教师可采用多媒体教学展示及现场操作演示两种方式开展。

课堂实验部分学生独立实验,根据实验目的及要求开展实验活动。

实验考核部分由教师根据实验目的检查学生的实验结果,进行实际测评。

实验报告部分由学生递交详细实验报告,记录实验过程、心得体会、所遇到的问题及解决问题的过程。

(三)教学安排及实验环境学时数:28学时学时安排:实验一~实验八每个实验2学时。

实验九~实验十一每个实验4学时。

所有教学课程均在计算机组成实验室开展。

三、教学内容及学时分配实验一实验台基本操作(2学时)(一)目的1、了解实验台基本结构,熟悉实验台连线的识别、实验台控制信号标识规则。

2、掌握实验基本操作方法,为以后的实验作技术准备。

(二)内容1、熟悉实验台各个组成部分。

2、把输入开关上的数据送总线。

3、把总线上的数据输出到输出部件。

实验二算术逻辑运算实验(2学时)(一)目的1、了解运算器芯片(74LS181)的逻辑功能。

2、掌握运算器数据的载入、读取方法,掌握运算器工作模式的设置。

3、观察在不同工作模式下数据运算的规则。

(二)内容1、完成运算器的数据传输操作。

2、验证运算器的各项运算功能。

本科专业认证《计算机体系结构》教学大纲

本科专业认证《计算机体系结构》教学大纲

《计算机体系结构》教学大纲课程名称:计算机体系结构英文名称:Computer Architecture课程编号:0812000485课程性质:选修学分/学时:2/32。

其中,讲授 32学时,实验 0学时,上机 0学时,实训 0学时。

课程负责人:先修课程:模拟电路,数字电路,计算机组成原理,汇编语言,操作系统,算法与程序设计方法一、课程目标通过本课程的教学,使学生先掌握计算机系统结构的基本概念,以及计算机系统结构的形成和发展过程,再以现代计算机系统结构为主线,掌握计算机系统结构的合成、存储系统结构、流水线结构、多处理机系统、RISC结构、分布计算环境结构及数据流计算机结构等现代计算机的系统结构,并了解软件对计算机系统结构的影响,最后了解现代计算机系统结构的最新发展。

本课程帮助学生了解计算机系统结构的基本概念,基本原理、基本结构、基本分析方法以及近年来的重要进展。

通过本课程的学习,达到以下教学目标:1. 工程知识1.1 掌握必要的计算机体系结构基础理论知识。

1.2 能够应用计算机体系结构理论知识解决复杂工程技术问题。

2. 问题分析2.1 能够理解并恰当表述计算机体系结构的实际问题。

2.2 能够找到合适的解决计算机体系结构实际问题的程序与方法。

2.3 在一定的限制条件下能够合理解决计算机体系结构方面的实际问题。

3.设计/开发解决方案能够运用计算机系统结构基础知识初步进行计算机系统的规划与设计并体现创新意识。

4. 研究4.1能够采用计算机系统结构理论知识进行研究并合理设计实验方案。

4.2具备采集有效数据的能力。

5. 使用现代工具能够正确运用工具与资源对计算机系统的性能提升等问题进行设计与实现。

6. 终身学习6.1具有自觉搜集阅读与整理资料的能力。

6.2了解计算机系统结构的发展前沿。

6.3具有终身学习的意识与能力。

二、课程内容及学时分配如表1所示。

三、教学方法课程教学以课堂教学、实验教学、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。

《计算机系统结构》教学大纲

《计算机系统结构》教学大纲

《计算机系统结构》教学大纲课程名称:计算机系统结构课程学时:72学时课程类型:专业必修课课程学分:3学分课程考核方式:考试一、课程目标本课程旨在使学生了解计算机系统的基本结构和原理,掌握计算机系统的层次结构、指令系统和中央处理器、主存储器和输入输出系统等方面的知识,培养学生分析和设计计算机系统的能力。

二、课程内容1.计算机系统概论1.1计算机系统的发展历程1.2计算机系统的基本组成部分1.3计算机系统的层次结构2.指令系统2.1指令的分类与特点2.2指令的寻址方式2.3指令的执行过程2.4简单指令系统的设计与实现3.中央处理器3.1数据通路和控制器3.2指令的执行过程3.3中央处理器的设计与实现3.4流水线技术4.主存储器4.1存储器的基本概念4.2存储器的层次结构4.3存储器的组织与管理4.4高速缓存存储器的设计与实现4.5虚拟存储器5.输入输出系统5.1输入输出系统的功能与分类5.2输入输出设备的接口技术5.3中断处理和DMA技术5.4输入输出系统的设计与实现三、教学方法本课程采用理论课和实验相结合的教学方法。

理论课主要讲授计算机系统的基本原理和概念,通过示例和案例分析加深学生的理解。

实验课将对部分计算机系统组成部分进行仿真和实践操作,提高学生的实际操作能力。

四、教材与参考书主教材:《计算机组成与设计》(第5版)- David A. Patterson, John L. Hennessy,机械工业出版社参考书:1. 《计算机系统结构教程》- M. Morris Mano, 赵洁,高等教育出版社2.《计算机体系结构》-王肇国,机械工业出版社五、考核方式与评分标准本课程采取考试的方式进行综合评估。

考试主要包括选择题、填空题、简答题和综合性问题。

评分标准包括学生对计算机系统原理的掌握程度、对计算机系统设计的理解程度以及实验操作能力的表现等。

六、实验内容1.设计一个简单的指令系统,包括指令集、寻址方式和控制流程。

《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。

计算机组织与结构教学大纲

计算机组织与结构教学大纲

《计算机组织与结构》教学大纲课程总学时:40 学分:2.5其中讲课:40实验:0开课学期:5学期教学大纲一、课堂讲授部分(一)各章要点及授课时数1计算机系统概论(3学时)计算机的产生与发展,计算机的应用;计算机的系统结构、计算机组成与实现的联系与区别,计算机组成研究任务,计算机的层次结构;计算机主要指标。

第1节计算机发展概述第2节计算机的分类及应用第3节计算机的基本组成第4节计算机的层次结构第5节计算机的性能指标2运算方法和运算器(10学时)数据的表示方法:定点加、减、乘、除运算,定点运算器的组成、结构;浮点运算方法和典型浮点运算器介绍。

第1节数据表示(数据与文字表示方法)第2节定点加减运算及实现第3节定点乘法运算及实现第4节定点除法运算及实现第5节定点运算器的组成与结构(ALU与数据通路设计与实现)第6节浮点运算方法和浮点运算器3存贮系统(8学时)存贮器概述、半导体读、写存贮器、半导体只读存贮器、高速缓冲存贮器、虚拟存储的概念;微机系统中存贮系统的设计。

第1节存储器概述第2节RAM第3节ROM和FLASH ROM第4节应用系统中的存储器设计第5节高速存储器第6节CACHE存储器*第7节虚拟存储器4指令系统(3学时)指令系统的发展与性能要求:指令格式;指令和数据的寻址方式;堆栈寻址方式;典型微机指令系统介绍。

第1节指令系统的发展和性能要求第2节指令格式第3节指令及数据的寻址方式第4节堆栈寻址方式第5节典型指令5中央处理器(8学时)中央处理器的功能和组成,组合逻辑控制器、微程序控制器的概念、指令周期的概念,时序概念;微处理器举例(或实例分析)。

第1节CPU 的功能和组成第2节指令周期第3节时序信号和控制方式第4节一个模型计算机和控制器初步设计第5节硬布线控制器第6节微程序控制器及微程序设计第7节传统CPU介绍第8节流水CPU6总线(2学时)总线的概念、特点、约定、分类;单机系统总线结构;总线的驱动、控制和联络;典型总线介绍;微机系统中总线作用。

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CISC1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。

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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《计算机组成与结构》课程教学大纲
课程编号:00600411
课程名称:计算机组成与结构
英文名称:Principle of Computer Organization A
总学时:64
总学分:4
适用对象:计算机软件工程专业
先修课程:数字逻辑与数字系统设计,汇编语言程序设计
一、课程性质、目的和任务
本课程的学习目的之一是掌握计算机系统各部件的组成,从计算机系统的层次结构观点出发,准确地理解和掌握计算机系统的组成原理与内部运行机理,以及计算机系统软、硬件功能的合理分配。

目的之二是从并行处理角度出发,研究流水技术和并行处理技术在计算机系统中的应用和实现方法,以实现计算机系统性能/价格的优化。

本课程的任务是立足于系统设计者及逻辑实现者的角度,研究计算机系统的分析和设计方法;掌握并行处理技术在现代计算机系统中的应用和实现方法。

二、教学的基本要求
(1)了解计算机及其技术的重要发展过程;
(2)掌握计算机各部件的功能、组成和设计方法;
(3)在掌握部件原理和设计方法的基础上,分析各主要功能部件之间的联系,从层次结构观点出发理解计算机系统的原理;
(4)掌握研究流水技术和并行处理技术在计算机系统中的应用和实现方法
三、教学的基本内容
(1)计算机系统概论:计算机的分类和应用,计算机的硬件、软件组成及发展,计算机系统的层次结构,计算机系统、组成、实现的概念,计算机系统结构的分类。

(2)运算方法与运算器:数据在计算机里的存储格式、定点浮点的表示方法、汉字与字符串的表示、数据校验码;补码的加减运算、溢出测试及解决办法、基本的二进制加法器、十进制加法器;定点原码乘法、定点补码并行乘法;定点原码除法运算、并行除法器;ALU 原理、内部总线、定点运算器的基本结构;浮点加减法运算、浮点乘除法运算、浮点运算流水线。

(3)存储系统:存储器的分类、分级结构以及存储器的技术指标;SRAM、DRAM存储器组成,高性能的存储器;只读存储器和闪速存储器的原理;高速存储器中的双端口存储器、多模块存储器以及相联存储器;cache的基本原理、主存与cache的地址映射以及cache 的替换策略与写操作;虚拟存储器基本概念,段式、页式以及段页式虚拟存储器的原理;存储保护。

(4)指令系统:指令系统的发展与性能要求;指令的格式、指令和数据的寻址方式、
堆栈寻址方式;典型指令中的基本指令系统与精简指令系统。

(5)中央处理器:CPU的功能、组成、结构以及其中的主要寄存器作用;指令周期的基本概念、典型指令的指令周期;时序信号的作用与体制、时序信号产生器以及控制方式;微命令与微操作、微指令与微程序、微程序控制器、CPU周期与微指令周期的关系、机器指令与微指令的关系;微命令编码、微地址的形成、微指令格式、动态微程序设计;硬布线控制器;CPU中的并行处理技术、流水CPU的结构、流水线中的主要问题;RISC CPU,CPU性能评价。

(6)总线系统:总线的概念和结构、连接方式,总线的接口技术,接口的基本概念,总线的仲裁、总线定时以及总线的数据传送模式,PCI总线与ISA总线的简单介绍。

(7)外围设备:显示设备分类及有关概念、字符图形显示器、图像显示设备,磁记录原理与方式、硬盘驱动器和控制器,磁盘上的信息分布,硬磁盘机的组成、软磁盘的记录格式,磁盘存储的技术指标,光盘存储设备。

(8)输入输出系统:外围设备的定时与信息交换方式、程序中断方式的基本概念、多级中断与单级中断,DMA的基本概念、DMA传送方式、基本的DMA控制器,通道的功能、类型与发展,通用I/O标准接口。

(9)并行组织:并行性的概念、提高并行性的技术途径,单机、多机系统并行性的发展;互连网络的功能和特征,静态、动态互连网络;向量处理的基本概念,向量处理机的结构;阵列处理机的操作模型和特点,阵列处理机的结构;多处理机的特点和分类,多处理机的Cache一致性;机群系统的基本概念与结构。

四、各教学环节学时分配(建议)
五、推荐教材和教学参考书
1.教材:
《计算机组织与结构》(网络版),白中英、邝坚,科学出版社,2003年第1版。

2.教学参考书:
(1)《计算机组织也结构题解、题库与实验》, 白中英、杨春武,科学出版社,2004年第1 版。

(2)《计算机组成与结构》, 王爱英, 清华大学出版社, 2001年第3 版。

(3)《Computer Organization and Architecture Design for Performance》,William Stallings 著,清华大学出版社,1996年第4版。

(4)《计算机系统结构》(第二版),郑伟民、汤志忠,清华大学出版社,1998年第2 版。

大纲执笔者:李东江
大纲校对者:苏林萍
大纲审核者:夏宏
教研室主任:夏宏
制定日期:2009.5.14
《计算机组成与结构》实验教学大纲
课程编号:00600411
课程名称:计算机组成与结构
英文名称:Principle of Computer Organization A
课程类型:必修课、专业基础课
总学时/实验学时:64/16
应开学期:5
总学分:4
适用专业:计算机软件工程专业
先修课程:数字逻辑与数字系统设计、汇编语言程序设计、操作系统。

一、实验教学目的和任务
教学实验是本课程的重要教学环节。

在教学实验中,学生将通过对数字计算机各基本组成部分的一个实际的逻辑实现进行现场的分解与综合以及对部分逻辑的设计、组装与调试,以理论联系实际的方式配合课堂教学,强化理论教学效果,提高学生的动手能力,培养学生独立思考精神和创新意识。

通过实验学生将在处理实际技术问题方面,培养认真严谨的工程习惯和作风。

二、实验教学的基本要求
要求学生通过实验,深入理解计算机各部件的组成形式、逻辑结构及工作原理,掌握其结构特点、操作控制要领并实际体验基本的设计方法和技巧。

熟悉各类仪器仪表的使用方法与技巧。

实验数据记录应当完整,实验报告要求格式规范,对实验数据的正确性或实验结果要进行分析与论证。

对实验中暴露的问题要进行总结。

三、实验项目的设置与内容提要
四、教材及主要参考资料
实验教材:《计算机组成原理实验指导书》自编 2007年
参考书:《计算机组成原理》,白中英主编,科学出版社,2008年1月第4版
大纲制定者:李东江
大纲校对者:苏林萍
大纲审核者:夏宏
教研室主任:夏宏
制定日期:2009.5.14。

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