《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)大綱

1、計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)大綱課程編碼：08120250課程名稱： 計(jì)算機(jī)組成原理/Computer Organization總學(xué)時(shí)/學(xué)分：56/3.5（其中理論46學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)）適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一、課程目標(biāo)通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到如下目標(biāo)：目標(biāo)1：描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部件的組成、基本功能及相互聯(lián)系，闡述計(jì)算機(jī)理論和技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。目標(biāo)2：靈活運(yùn)用CPU、存儲(chǔ)器、通信總線以及輸入輸出系統(tǒng)的工作原理及特性于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模。目標(biāo)3：運(yùn)用計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示方式、運(yùn)算器的工作原理和方法，設(shè)計(jì)運(yùn)算器。目標(biāo)4：應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制器原理及控制方式、指令系統(tǒng)的基本原理和方法，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制器及指令系統(tǒng)。目

2、標(biāo)5：使用仿真軟件或系統(tǒng)來(lái)模擬運(yùn)算器，指令系統(tǒng)和控制器的運(yùn)行，并分析結(jié)果。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐畢業(yè)要求二級(jí)指標(biāo)點(diǎn)權(quán)重(=1)初始程度要求程度課程目標(biāo)1、工程知識(shí)1-3系統(tǒng)掌握計(jì)算機(jī)硬件、軟件及系統(tǒng)等方面基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識(shí)，并應(yīng)用于復(fù)雜計(jì)算機(jī)工程問(wèn)題。0.1L1L2目標(biāo)10.3L1L3目標(biāo)24、研究4-1能夠基于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件及系統(tǒng)問(wèn)題，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)及程序?qū)崿F(xiàn)，并驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、測(cè)試算法與程序的正確性。0.2L1L3目標(biāo)30.3L1L3目標(biāo)45、使用現(xiàn)代工具5-3至少會(huì)用一門專業(yè)模擬軟件，能據(jù)此對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的方案進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬，能理解其局限性

3、。0.1L1L3目標(biāo)5本表注：以布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類法描述學(xué)生在學(xué)完本課程后應(yīng)具有的能力，目標(biāo)欄內(nèi)以L1(認(rèn)知)、L2(理解)、L3(應(yīng)用）、L4(分析)、L5(綜合)、L6(創(chuàng)造)來(lái)表示對(duì)此項(xiàng)能力要求達(dá)到的程度，無(wú)要求則留空。三、教學(xué)過(guò)程安排序號(hào)知識(shí)模塊教學(xué)內(nèi)容課時(shí)課程目標(biāo)教學(xué)方法1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)軟硬件概念1.2計(jì)算機(jī)的基本組成1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.4計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展及在各個(gè)不同領(lǐng)域的應(yīng)用1.5計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)4目標(biāo)1課堂講授2系統(tǒng)總線2.1 總線的基本概念2.2總線的分類2.3總線特性及性能指標(biāo)2.4總線結(jié)構(gòu)和總線的判優(yōu)控制及通信控制4目標(biāo)2課堂講授+測(cè)驗(yàn)3存儲(chǔ)器3.1

4、 存儲(chǔ)器分類和存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)3.2 主存儲(chǔ)器3.3 高速緩沖存儲(chǔ)器3.4 輔助存儲(chǔ)器6目標(biāo)2課堂講授+測(cè)驗(yàn)4輸入輸出系統(tǒng)4.1輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況及組成4.2 I/O 接口的功能及基本組成4.3外部設(shè)備分類及簡(jiǎn)介4.4 程序查詢方式4.5 程序中斷方式4.6 DMA 方式6目標(biāo)2課堂講授+大作業(yè)5計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法5.1計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示5.2 計(jì)算機(jī)中定點(diǎn)數(shù)表示和定點(diǎn)運(yùn)算5.3計(jì)算機(jī)中浮點(diǎn)數(shù)表示和浮點(diǎn)運(yùn)算6目標(biāo)3課堂講授+討論6指令系統(tǒng)6.1機(jī)器指令的一般格式6.2操作數(shù)類型和操作類型6.3指令的地址格式和尋址方式6.4指令格式舉例6.5 RISC和CISC6目標(biāo)4課堂講授+測(cè)驗(yàn)7CPU 的

5、結(jié)構(gòu)和功能7.1 CPU的功能及結(jié)構(gòu)7.2指令周期7.3指令流水7.4中斷系統(tǒng)4目標(biāo)4課堂講授+測(cè)驗(yàn)8控制單元的功能8.1操作命令分析8.2 控制單元功能4目標(biāo)4課堂講授9控制單元設(shè)計(jì)9.1組合邏輯設(shè)計(jì)9.2 微程序設(shè)計(jì)6目標(biāo)4課堂講授+測(cè)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.寄存器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2.運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3.存儲(chǔ)器EM實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4.中斷實(shí)驗(yàn)10目標(biāo)5學(xué)生操作+教師指導(dǎo)四、實(shí)驗(yàn)或上機(jī)內(nèi)容序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型開(kāi)出要求1寄存器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饽Ｐ蜋C(jī)中各種寄存器結(jié)構(gòu)、工作原理及其控制方法。任務(wù)：將數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器，這些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，數(shù)據(jù)寄存器組R0.R3，地址寄存器MAR，堆棧

6、寄存器ST，輸出寄存器OUT。2 驗(yàn)證型必做2運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饽Ｐ蜋C(jī)中算術(shù)、邏輯運(yùn)算單元的控制方法。任務(wù)：將數(shù)據(jù)寫(xiě)累加器A和工作寄存器W，并用開(kāi)關(guān)控制ALU的運(yùn)算方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算器的功能。3設(shè)計(jì)型必做3存儲(chǔ)器EM實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饽Ｐ蜋C(jī)中程序存儲(chǔ)器EM 的工作原理及控制方法。任務(wù)：利用K16.K23 開(kāi)關(guān)做為DBUS 的數(shù)據(jù)，其它開(kāi)關(guān)做為控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)程序存儲(chǔ)器EM 的讀寫(xiě)操作。3驗(yàn)證型必做4中斷實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饽Ｐ蜋C(jī)的中斷功能的工作原理及中斷過(guò)程中，申請(qǐng)、響應(yīng)、處理、返回各階段時(shí)序。任務(wù)：利用CPP226實(shí)驗(yàn)儀上的開(kāi)關(guān)做控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)中斷功能。2設(shè)計(jì)型必做五、課程目標(biāo)達(dá)成方法教學(xué)目標(biāo)課時(shí)評(píng)價(jià)方法

7、評(píng)價(jià)依據(jù)達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)(分)目標(biāo)14期末考試（100%）試卷68目標(biāo)216期末考試（60%）+測(cè)驗(yàn)（20%）+大作業(yè)（20%）試卷+大作業(yè)+測(cè)驗(yàn)68目標(biāo)36期末考試（80%）+討論（20%）試卷+討論68目標(biāo)420期末考試（80%）+測(cè)驗(yàn)（20%）試卷+測(cè)驗(yàn)68目標(biāo)510實(shí)驗(yàn)報(bào)告（60%）+實(shí)驗(yàn)操作（40%）實(shí)驗(yàn)報(bào)告68合計(jì)56六、考核標(biāo)準(zhǔn)本門課程考核包括5個(gè)部分，分別為大作業(yè)、討論、實(shí)驗(yàn)、測(cè)驗(yàn)和期末考試。具體要求及評(píng)分方法如下：1、考試試卷知識(shí)點(diǎn)要求：序號(hào)知識(shí)模塊考核內(nèi)容試題比例目標(biāo)1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)軟硬件概念1.2計(jì)算機(jī)的基本組成1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.4計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生、發(fā)展及在各

8、個(gè)不同領(lǐng)域的應(yīng)用1.5計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)10%目標(biāo)2系統(tǒng)總線2.1 總線的基本概念2.2總線的分類2.3總線特性及性能指標(biāo)2.4總線結(jié)構(gòu)和總線的判優(yōu)控制及通信控制15%存儲(chǔ)器3.1 存儲(chǔ)器分類和存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)3.2 主存儲(chǔ)器3.3 高速緩沖存儲(chǔ)器3.4 輔助存儲(chǔ)器15%輸入輸出系統(tǒng)4.1輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況及組成4.2 I/O 接口的功能及基本組成4.3外部設(shè)備分類及簡(jiǎn)介4.4 程序查詢方式4.5 程序中斷方式4.6 DMA 方式20%目標(biāo)3計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法5.1計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示5.2 計(jì)算機(jī)中定點(diǎn)數(shù)表示和定點(diǎn)運(yùn)算5.3計(jì)算機(jī)中浮點(diǎn)數(shù)表示和浮點(diǎn)運(yùn)算10%目標(biāo)4CPU結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)及控制單元6

9、.1機(jī)器指令的一般格式6.2操作數(shù)類型和操作類型6.3指令的地址格式和尋址方式6.4 RISC和CISC6.5指令周期與指令流水6.6中斷系統(tǒng)7.1操作命令分析7.2 控制單元功能8.1組合邏輯設(shè)計(jì)8.2 微程序設(shè)計(jì)30%2、作業(yè)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）按時(shí)完成；格式工整；能提出多種不同的解決方案，并對(duì)不同的解決方案進(jìn)行比較分析。按時(shí)完成，方案能解決80%以上的主要問(wèn)題。能針對(duì)某些問(wèn)題提出一種或多種解決方案。延時(shí)3 天內(nèi)完成，方案能解決60%主要問(wèn)題。不能提出多種解決方案。延時(shí)一周內(nèi)完成。方案能解決40%以上問(wèn)題

10、。只能提出一種解決方案，有效性不足。延時(shí)一周以上完成。僅能解答40%以下的主要問(wèn)題。不能提出完整解決方案。有抄襲（雷同）現(xiàn)象。3、實(shí)驗(yàn)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）操作考核方法操作熟練，能提前完成任務(wù)操作較熟練，能按時(shí)完成任務(wù)操作基本熟練，基本按時(shí)完成任務(wù)操作基本熟練，不能按時(shí)完成任務(wù)操作生疏，不能按時(shí)完成任務(wù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告按時(shí)完成；格式工整；能提出多種不同的解決方案，并對(duì)不通的解決方案進(jìn)行比較分析。按時(shí)完成，方案能解決主要問(wèn)題。只能提出一種解決方案，且比較有效。不能按時(shí)完成，方案能解決主要問(wèn)題，有效性不足。不能按時(shí)完成。方

11、案能解決部分問(wèn)題，有效性不足。不能按時(shí)完成。方案基本不能解決主要問(wèn)題或不能提出解決方案。有抄襲（雷同）現(xiàn)象。4、大作業(yè)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）格式規(guī)范規(guī)范基本規(guī)范基本規(guī)范不規(guī)范內(nèi)容按時(shí)完成；格式工整；能提出多種不同的解決方案，并對(duì)不通的解決方案進(jìn)行比較分析。按時(shí)完成，方案能解決主要問(wèn)題。只能提出一種解決方案，且比較有效。不能按時(shí)完成，方案能解決主要問(wèn)題，有效性不足。不能按時(shí)完成。方案能解決部分問(wèn)題，有效性不足。不能按時(shí)完成。方案基本不能解決主要問(wèn)題或不能提出解決方案。有抄襲（雷同）現(xiàn)象。結(jié)論有結(jié)論且有效有結(jié)論且基本有效有結(jié)論且基本有效有結(jié)論且基本有效無(wú)結(jié)論5、課堂討論要求學(xué)生須事先按照討論題目分組查閱資料，歸納總結(jié)，課堂匯報(bào)。優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）講述清楚，內(nèi)容符合要求清楚，內(nèi)容符合要求較清楚，內(nèi)容基本符合要求基本清楚，內(nèi)容基本符合要求不清楚，內(nèi)容不符合要求回答問(wèn)題準(zhǔn)確較準(zhǔn)確基本準(zhǔn)確基本準(zhǔn)確不準(zhǔn)確發(fā)言次數(shù)>5次4-5次2-3次1次1次或0次6、測(cè)驗(yàn)隨堂測(cè)驗(yàn)，老師給