《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

课程编号：T1030130

课程名称：计算机组成原理

课程英文名称：Principles Of Computer Organization

总学时：60 讲课学时：48 实验学时：12 习题课学时：0 上机学时：0

学分：4

开课单位：计算机科学与技术学院

授课对象：计算机科学与技术、信息安全、生物信息技术专业

先修课程：计算机导论，数字逻辑设计，汇编语言程序设计

课程要求：必修课

课程分类：技术基础课

一、课程教学目的

计算机组成原理是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要技术基础课，在计算机科学与技术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系统地理解计算机硬件系统的组织结构和工作原理，掌握计算机硬件系统的基本分析与设计方法，建立计算机系统的整体概念。为进一步学习计算机设计与实践、接口技术、嵌入式系统、计算机体系结构、操作系统、计算机网络等后续课程；为全面培养学生计算机软硬件系统认知能力、面向问题求解能力、系统开发与调试能力，以及设计与创新能力奠定良好的基础。

二、教学内容及学时安排

1．计算机系统的基本概念（3学时）

计算机软硬件概念；计算机系统的层次结构；计算机的基本组成、冯•诺依曼计算机的特点；计算机的硬件框图及工作过程；计算机硬件的主要技术指标；计算机的发展及应用。

2．总线（3学时）

总线的基本概念；总线的分类；总线特性及性能指标；总线结构；总线的判优控制和通信控制。

3．存储器（10学时）

存储器分类和存储器的层次结构；主存储器的简介、类型、与CPU的连接、校验以及提高访存速度的措施；高速缓冲存储器的基本结构及工作原理、Cache-主存地址映射、替换算法；辅助存储器的特点及主要技术指标、磁记录原理和记录方式、磁盘存储器的结构、光盘存储器的存取原理。

4．输入输出系统（7学时）

输入输出系统的发展概况及组成；I/O与主机的编址方式、传送方式、联络方式以及设备寻址；外部设备分类及简介；I/O接口的功能及基本组成；程序查询方式的工作原理及程序查询接口电路；程序中断方式的工作原理及程序中断接口电路、中断服务流程；DMA方式的特点、DMA接口电路的功能、组成、类型及DMA 的工作过程。

5．计算机中数的表示（4学时）

有符号数的原码、补码、反码、移码以及无符号数的表示；计算机中数的定点表示和浮点表示。

6．计算机的运算方法和运算器（7学时）

定点运算的算术移位和逻辑移位、补码加减、原码补码乘法、原码补码除法以及相应的硬件配置；浮点四则运算；算术逻辑单元及进位链。

7．指令系统（4学时）

机器指令的一般格式；操作数类型和操作类型；指令的地址格式和寻址方式；指令格式

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举例；RISC技术概述。

8．CPU的结构和功能（4学时）

CPU的功能及结构框图；指令周期；指令流水；中断系统。

9．控制单元（3学时）

微操作命令的分析；控制单元的外特性；多级时序系统；控制方式；控制信号实例分析。

10．控制单元的设计（3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。

三、教学基本要求

1．课程基本要求

⑴掌握计算机内部的各种信息编码、基本运算的操作原理、基本部件的构造和组织方式，建立一个完整的整机概念；

⑵深刻理解计算机各子系统之间的相互联系以及各自在计算机整机中的地位和作用；

⑶掌握部件和单元电路的设计方法。

2．实验基本要求

⑴实现存储器容量的扩充；

⑵设计并实现计算机系统的基本输入/输出过程；

⑶根据不同的控制信号实现运算器的不同运算；

⑷用微程序设计方法设计指定的机器指令所对应的微指令码点。

3．考试基本要求

考试以学生完成日常作业和实验环节为必要条件，期末考试采用笔试。本课程成绩评定由三部分组成：期末考试成绩占总成绩的70%；平时作业成绩占总成绩的10%；实验成绩占总成绩的20%。

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