《計算機組成原理》教學(xué)大綱

計算機組成原理PAGE1《計算機組成原理》教學(xué)大綱目錄一、教學(xué)目的和要求 1二、教學(xué)中應(yīng)注意的問題 2三、教學(xué)課時分配 2課程名稱：計算機組成原理學(xué)時：48學(xué)時課程類型：必修課程性質(zhì)：軟件服務(wù)外包專業(yè)的基礎(chǔ)課程開課學(xué)期：第3學(xué)期先修課程：無適用專業(yè)：軟件服務(wù)外包專業(yè)一、教學(xué)目的和要求1、教學(xué)目的《計算機組成原理》是計算機專業(yè)本科生核心硬件課程。學(xué)習(xí)本課程應(yīng)已具備數(shù)字邏輯的基本知識，并掌握數(shù)字系統(tǒng)的一般設(shè)計方法。通過學(xué)習(xí)本課程，能了解計算機一般組成原理與內(nèi)部運行機制，為學(xué)習(xí)本專業(yè)后繼課程和進行與硬件有關(guān)的技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。本課程主要講述計算機硬件系統(tǒng)的基本組成原理與運行機制。課程從組成硬件系統(tǒng)的五大部件出發(fā)，講解了各組成部分的工作原理、設(shè)計方法以及構(gòu)成整機系統(tǒng)的基本原理。主要內(nèi)容有：計算機系統(tǒng)概論；運算方法和運算器；存儲系統(tǒng)；指令系統(tǒng)；中央處理器；系統(tǒng)總線和輸入輸出系統(tǒng)。通過對計算機各部件工作原理、信息加工處理及控制過程的分析，使學(xué)生掌握基本的分析方法、設(shè)計方法和互連成整機的技術(shù)。具備維護、使用計算機的基本技能，并為具備硬件系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用能力打下一定的基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)比較系統(tǒng)地了解計算機的基本結(jié)構(gòu)；掌握計算機的基本組成與結(jié)構(gòu)原理，各功能部件在整機中的作用以及所要完成的任務(wù)；掌握程序和數(shù)據(jù)在計算機中是如何存儲的以及指令在計算機中的執(zhí)行過程。掌握計算機與外部設(shè)備之間的接口技術(shù)與原理；了解計算機外部設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。2、課程講授基本要求(1)介紹計算機硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。(2)介紹計算機硬件系統(tǒng)的工作原理，重點介紹功能部件在整機中的作用以及所要完成的任務(wù)。(3)介紹計算機體系結(jié)構(gòu)對軟件系統(tǒng)的影響。（4）詳細介紹計算機與外部設(shè)備之間的接口技術(shù)與原理。（5）介紹計算機外部設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。二、教學(xué)中應(yīng)注意的問題1、應(yīng)著重抓好基本理論、基本知識、基本方法的學(xué)習(xí)。2、使學(xué)生掌握計算機硬件與軟件的關(guān)系3、使學(xué)生了解計算機各組成部分的邏輯關(guān)系和功能單元的基本組成4、通過對計算機各組成部分的功能介紹使學(xué)生建立整機概念5、重視實驗和課程設(shè)計。6、加大啟發(fā)式教學(xué)的力度，采用“多媒體課件+黑板粉筆”的教學(xué)方式。精心選擇和設(shè)計例題，力求講清例題步驟和難點，使學(xué)生對計算機組成原理各部分內(nèi)容的基本概念、問題要點、解題方法、實際應(yīng)用融會貫通。三、教學(xué)課時分配第一章計算機組成概述基本學(xué)時：2學(xué)時教學(xué)內(nèi)容1.計算機系統(tǒng)發(fā)展簡史；2.計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)；3.計算機硬件系統(tǒng)的基本組成與性能指標；4.指令執(zhí)行過程簡述。重點計算機硬件系統(tǒng)的基本組成，計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。難點無。講授提示 注意介紹學(xué)習(xí)本課程的意義，計算機硬件系統(tǒng)對軟件系統(tǒng)設(shè)計的影響。在介紹計算機系統(tǒng)的組成、層次結(jié)構(gòu)和各層次的主要作用時，要強調(diào)各層次之間的相互關(guān)系。習(xí)題要求無。第二章數(shù)值的機器表示基本學(xué)時：8學(xué)時教學(xué)內(nèi)容1.定點數(shù)和浮點數(shù)的表示（3學(xué)時）；2.符號數(shù)和無符號數(shù)的表示（3學(xué)時）；3.機器數(shù)與真值（1學(xué)時）；4.字符與字符串的表示（1學(xué)時）。重點數(shù)制及其轉(zhuǎn)換，定點數(shù)和浮點數(shù)的表示方法、特點和使用。難點定點數(shù)的原碼、反碼、補碼、移碼的編碼方法，浮點數(shù)的表示方法及所能表示數(shù)據(jù)的范圍。講授提示讓學(xué)生掌握一種較簡便的數(shù)制及其轉(zhuǎn)換方法，講清楚為何要采用浮點數(shù)來表示數(shù)據(jù)，它的表示范圍是如何計算的。習(xí)題要求可以布置適量的習(xí)題，使學(xué)生充分掌握各數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換；原碼、反碼、補碼、移碼的編碼方法；浮點數(shù)的表示范圍。第三章數(shù)值的機器運算基本學(xué)時：8學(xué)時教學(xué)內(nèi)容1.定點數(shù)加（減）法及其電路實現(xiàn)（2學(xué)時）；2.定點數(shù)乘法算法及其電路實現(xiàn)（2學(xué)時）；3.定點數(shù)除法算法及其電路實現(xiàn)（2學(xué)時）；4.運算器的組成與工作原理（1學(xué)時）；5.浮點運算器組成和浮點數(shù)的運算方法（1學(xué)時）。重點定點數(shù)加法及其電路實現(xiàn)，定點數(shù)乘法算法及其電路實現(xiàn)，定點數(shù)除法算法，運算器的組成與工作原理。難點定點數(shù)乘法算法及其電路實現(xiàn)，定點數(shù)除法算法及其電路實現(xiàn)，運算器的組成與工作原理。講授提示在講授加法、減法、乘法和除法運算方法時，要充分注意將計算算法與實際實現(xiàn)的原理結(jié)合起來，使學(xué)生明白這些算法是如何用硬件來實現(xiàn)的，從而理解算法的真正意義。習(xí)題要求布置習(xí)題進行運算練習(xí)，使學(xué)生掌握加、減、乘、除算法的步驟及其硬件實現(xiàn)原理。第四章存儲系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)基本學(xué)時：8學(xué)時教學(xué)內(nèi)容1.存儲系統(tǒng)：層次結(jié)構(gòu)、存儲器分類、存儲單元電路原理及性能指標（2學(xué)時）；2.主存儲器：組織、擴展與訪問（2學(xué)時）；3.高速緩沖存儲器：結(jié)構(gòu)，工作原理（2學(xué)時）；4.外部存儲器：磁介質(zhì)、光介質(zhì)等的原理及性能指標（1學(xué)時）；5.虛擬存儲系統(tǒng)：基本概念，工作原理（1學(xué)時）。重點存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)、存儲器分類、存儲單元電路原理；CPU讀寫存儲器的基本過程；高速緩沖存儲器的結(jié)構(gòu)與工作原理；虛擬存儲系統(tǒng)的基本概念及工作原理。難點存儲單元電路原理；高速緩沖存儲器的結(jié)構(gòu)與工作原理、地址映射方法。講授提示可以結(jié)合一款機器實例介紹存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理。習(xí)題要求通過課后習(xí)題，使學(xué)生理解存儲器的工作原理。第五章指令系統(tǒng)與中央處理器基本學(xué)時：16學(xué)時教學(xué)內(nèi)容1.指令格式、指令類型、尋址方式、指令系統(tǒng)（6學(xué)時）；2.中央處理器的功能與組成、指令周期、多級時序系統(tǒng)與控制方式（8學(xué)時）；3.微程序控制原理（1學(xué)時）；4.指令流水技術(shù)和RISC技術(shù)（1學(xué)時）。重點指令格式、指令和數(shù)據(jù)的尋址方式，指令周期，中央處理器的功能與組成，微程序控制原理。難點指令和數(shù)據(jù)的尋址方式，指令在計算機中的運行過程，微程序控制原理。講授提示本單元是本課程的重點，要循序漸進、深入淺出地講解，使學(xué)生理解一條指令在計算機中的執(zhí)行過程。習(xí)題要求布置習(xí)題，使學(xué)生充分理解程序在計算機中的執(zhí)行過程。第六章輸入輸出系統(tǒng)基本學(xué)時：4學(xué)時教學(xué)內(nèi)容1.輸入輸出接口：組成與功能、設(shè)備編址方法（1學(xué)時）；2.輸入輸出的基本過程（1學(xué)時）；3.程序查詢方式、程序中斷方式（1學(xué)時）；4.DMA方式、基本外部設(shè)備（1學(xué)時）。重點輸入輸出設(shè)備的編址方法，主機訪問輸入輸出設(shè)備的基本過程，主機與外設(shè)信息交換的基本方式。難點輸入輸出設(shè)備的編址方法，中斷的概念、過程和實現(xiàn)。講授提示這里只是簡單地介紹輸入輸出設(shè)備的編址方法，CPU如何通過輸入輸出端口來訪問外部設(shè)備，主機與外設(shè)信息交換的基本方式。習(xí)題要求可以布置作業(yè)，使學(xué)生理解外設(shè)輸入輸出的基本原理。第七章總線基本學(xué)時：2學(xué)時教學(xué)內(nèi)容1.總線功能與分類、總線結(jié)構(gòu)、總線周期（1學(xué)時）；2.總線的仲裁和定時、總線性能指標、常用總線（1學(xué)時）。重點總線功能與分類，信息傳送方式，總線結(jié)構(gòu)、總線周期。難點總線的數(shù)據(jù)傳送方式、仲裁和定時。講授提示這部分內(nèi)容是介紹性的。習(xí)題要求無。四、學(xué)時分配表學(xué)時分配表章節(jié)名稱學(xué)時分配(學(xué)時)授課實驗上機討論備注計算機組成概述2數(shù)值的機器表示8數(shù)值的機器運算8存儲系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)8指