《计算机组成原理》课程标准.pdf

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1、计算机组成原理课程教学标准课程名称：课程名称：计算机组成原理计算机组成原理_所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间：年年_1课程整体教学标准课程整体教学标准一、课程基本信息一、课程基本信息课程名称：课程名称：计算机组成原理课程代码：课程代码：授课时间：授课时间：第 2 学期课程类型：课程类型：学科基础必修考试课学分：学分：4学时：学时：64授课对象：授课对象：计算机科学与技术专业先修课程先修课程: :数字电路与数字逻辑二、课程定位课程定位后续课程后续课程: :微计算机技术、微机原理与接口技术。本课程是计算机科学与技术专业的一

2、门学科基础必修课， 是计算机硬件系列课程的重要先修基础。通过学习本课程，掌握计算机系统各部件的组成以及内部运行原理， 为学习其它计算机专业课程打下一个良好的基础。三、课程目标三、课程目标（一）总体目标（一）总体目标本课程的理论教学主要从计算机系统概论、总线系统、存储系统、 输入输出系统、运算方法、指令系统、中央处理器、 控制系统等几个方面讲解计算机的基本组成、基本原理和基本的设计方法，培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力，使学生建立比较清晰的整机概念。（二）能力目标（二）能力目标通过本课程的学习， 使学生能够根据模型机的原理进行分析各部件的组成， 掌握工作原理；培养学生硬件开发

3、能力，使用和维护计算机相关硬件。（三）知识目标（三）知识目标本课程要求学生掌握数字化信息编码及运算方法， 运算器的逻辑构成； 熟悉半导体存储器、磁表面存储器基本原理，掌握存储体系构成； 掌握寻址和指令系统；熟悉中央处理器组成、时序控制方法；熟悉系统总线和I/O 系统。2（四）素质目标（四）素质目标1、通过对计算机各部件的组成以及内部运行原理的学习，提高学生的逻辑思维能力。2、通过对硬件系统原理的学习，提高学生实际动手能力。四、课程的知识理论四、课程的知识理论序号序号12345678910计算机系统概述计算机的发展及应用系统总线存储器输入输出系统计算机的运算方法指令系统CPU 的结构和功能控制单

4、元的功能控制单元设计知识理论知识理论五、能力训练项目五、能力训练项目编号编号能力训练能力训练子子 项项 目目 编编项目名称项目名称号、名称号、名称能力目标能力目标知识目标知识目标通过实验仿真环境，存储器的工理解和掌握存储器的读使用试验箱利用仿真环境实现存储器试验。存 储 器 能够 正 常 工作。1-1 存储器读写过程存储器实验1-2 存储器的扩展训练方式、训练方式、 手段手段结果及结果及及步骤及步骤验收标准验收标准作原理和存1 1储器的扩展写过程， 理解和掌握存储器的扩展方法。3通过实验仿真环境，理解和掌握算数逻辑运算部件实现2-1 算术运算运算器实验2-2 逻辑运算掌握掌握计算机的运算方法算

5、数运算、 逻辑运算、 移位操作等运算方法， 理解和掌握运算器实现定点乘除法的运算方法。使用试验箱利用仿真环境实现运算器相关实验。2 2实 现 算 术逻辑运算。通过实验仿真环境，掌握指令的执行过程理解和熟悉使用试验箱利用指 令 能 够运算指令、 存仿真环境实现指正常执行。储指令、 控制令系统相关实验。指令等指令执行过程通过实验仿真环境，理解和熟悉控制器的组4-1 运算控制4-2 存储控控制器实验制4-3 指令执行控制掌握计算机内部信息通路，熟悉控制指令的执行过程。成， 理解运算控制、 存储控使用试验箱利用仿真环境实现控制和控制指制相关实验。令的执行过程， 实现控制器的操作控制的整个流程。43 3

6、指令系统实验3-1 指令执行过程4 4掌 握 各 信息通路， 熟悉 指 令 执行过程。六、项目情境设计六、项目情境设计七、首次课及结课设计七、首次课及结课设计首次课设计：1、介绍本门课在专业课程中的地位和作用。2、以微机启动过程为例，简要介绍微机各组成部分。3、介绍本课程的主要内容以及学习方法。结课设计：1、梳理本课程的主要知识点。2、总结教学过程中存在的不足。八、考核方案八、考核方案本门课程的考核方式可以采取形成性考核和终结性考核相结合， 理论考核和实践考核相结合的方式。形成性考核考核学生在平时学习过程中的态度， 项目完成的程度等，成绩占总成绩的 40%。终结性考核通过期末考试考查学生对课程

7、的基本知识掌握能力。成绩占总成绩的 60%。理论考核考查对项目教学中知识点及知识点的综合运用能力，实践考核考查学生对项目的掌握情况及对综合项目实训的设计能力。 通过多种考核方式相结合， 可以全方面的考查学生。九、教学材料九、教学材料1、教材：高等教育出版社计算机组成原理（第二版）唐朔飞编著2、参考资料1 电子工业出版社计算机组成原理（第2 版）罗克露等编著2 清华大学出版社计算机组成原理（第三版）蒋本珊编著5计算机系统概论计算机系统概论计算机组成原理课第计算机组成原理课第 1 1 单元单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 计算

8、机系统概论计算机系统概论所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_6计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容4 4计算机系统概述计算机系统概述单单元元内内容容计算机软硬件概念、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以及计算机硬件的主要技术指标。培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力目标能力目标能力。教教学学目目标标了解计算机内部的工作过程，了解计算机发展

9、的五个阶知识目标知识目标段及每个阶段的特点；掌握信息的数字化表示，掌握冯诺依曼计算机的结构和工作原理，掌握计算机系统硬件结构和层次结构；掌握计算机硬件主要的性能指标。培养学生对硬件理论学习的兴趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。能能【讨论与作业】【讨论与作业】力力1.什么是计算机系统、计算机硬件和软件？硬件和软件哪个更重要？训训2.如何理解计算机组成和计算机体系结构?练练任任3.冯.诺依曼计算机的特点是什么？务务7计算机的发展及应用计算机的发展及应用计算机组成原理课第

10、计算机组成原理课第 2 2 单元单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 计算机的发展及应用计算机的发展及应用所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_8计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容2 2计算机的发展及应用计算机的发展及应用单单元元内内容容计算机的产生、发展及在各个不同领域的应用状况。培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力目标能力

11、目标能力。教教学学目目标标了解从 1946 年 ENIAC 诞生到二十世纪五、六十年代计知识目标知识目标算机的元器件发展变化（由电子管晶体管集成电路），熟悉计算机的应用领域。培养学生对硬件理论学习的兴趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。能能力力【讨论与作业】【讨论与作业】训训1.什么是摩尔定律？该定律是否永远生效？为什么？练练2.设想一下计算机的未来。任任务务9总线系统总线系统计算机组成原理课第计算机组成原理课第 3 3 单元单元课程单元教学标准（2017201720

12、182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 总线系统总线系统_所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_10计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容4 4系统总线系统总线单单元元内内容容总线的基本概念、总线的分类、总线特性及性能指标、总线结构和总线的判优控制及通信控制。培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力目标能力目标能力。教教学学目目标标了解系统总线的概念； 掌握计算机系统的三大总线

13、特点，知识目标知识目标系统总线的发展和总线的结构。培养学生对硬件理论学习的兴趣，充分发挥学生的自主素质目标素质目标学习能力； 培养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。【讨论与作业】【讨论与作业】能能1.什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线的负载，总线上的部件都应具备力力什么特点？训训2.解释概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（货主模块）、总线练练任任的从设备（或从模块）、总线的传输周期、总线的通信控制。务务3.试比较同步通信和异步通信。11存储器存储器计算机组成原理课第计算机组成原理课第 4 4 单元

14、单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 存储器存储器所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_12计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容1212存储器存储器存储器分类和存储器的层次结构；主存储器（包括半导体存储芯片简介、静态随机存取存储器和动态随机存取存储器、只读存储器、存储器与CPU 的连接、存储器的校验、提高访存速度的措施）；高速缓冲存储器（包括C

15、ache 的基本结构及工作原理、Cache-主存地址映像、替换算法）；辅助存储器（包括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等等）。单单元元内内容容培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力目标能力目标能力。教教学学目目标标了解存储器的分类；掌握存储器的半导体存储芯片的基知识目标知识目标本组成；理解存储器与 CPU 之间的数据传送方式；掌握计算机存储体系结构（Cache-主存和主存-辅存）；了解常见的辅助存储器和 Cache，以及存储器的工作原理。培养学生对硬件理论学习的兴趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培养学生

16、的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。【讨论与作业】【讨论与作业】能能1.存储器的层次结构主要体现在什么地方，为什么要分这些层次，计算机如何管理力力这些层次？训训2.试比较静态 RAM 和动态 RAM。练练任任3.什么是刷新？为什么要刷新?说明刷新有几种方法。务务【实验】【实验】存储器实验13输入输出系统输入输出系统计算机组成原理课第计算机组成原理课第 5 5 单元单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 输入输出系统输入输出系统所属院部：所属院部：工学院工学院_

17、制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_14计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容6 6输入输出系统输入输出系统单单元元内内容容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。培养学生在

18、硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力目标能力目标能力。教教学学目目标标了解输入输出设备的寻址方式及数据传送的控制方式；知识目标知识目标了解接口的基本功能和类型； 掌握主机与 I/O 交换的三种控制方式(程序查询、程序中断和DMA)，以及它们各自所需的硬件及软件支持。培养学生对硬件理论学习的兴趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。能能力力【讨论与作业】【讨论与作业】训训1.试比较程序查询方式、程序中断方式和DMA 方式对 CPU 工作效率的影响。练练2.比较程序中断

19、方式和DMA 方式的区别。任任务务15计算机的运算方法计算机的运算方法计算机组成原理课第计算机组成原理课第 6 6 单元单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 计算机的运算方法计算机的运算方法所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_16计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容能力目标能力目标1414计算机的运算方法计算机的运算方法单单元元内内容容计算机

20、中有符号数（原码、补码、反码、移码）和无符号数的表示；计算机中数的定点表示和浮点表示；定点运算（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）及相应的硬件配置；浮点四则运算和算术逻辑单元及进位链。培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力。掌握计算机中有符号数、无符号数、定点数和浮点数的教教学学目目标标各种数字化信息编码表示，以及移位、定点补码加减运算、知识目标知识目标定点原码一位乘和两位乘及补码Booth 算法、 定点原码和补码加减交替除法。熟悉浮点运算与运算规则，了解运算器部件的组成和设计。培养学生对硬件理论学习的兴趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培

21、养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。能能1.在整数定点机中，设机器数采用1 位符号位，写出0 的原码、补码、反码和移码，力力训训得出什么结论？练练2.归纳浮点数四则运算的步骤。任任【实验】【实验】务务运算器实验【讨论与作业】【讨论与作业】17指令系统指令系统计算机组成原理课第计算机组成原理课第 7 7 单元单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 指令系统指令系统所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定

22、时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_18计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容8 8指令系统指令系统单单元元内内容容机器指令的一般格式和相关概念；操作数类型和操作类型；指令的地址格式和寻址方式；指令格式举例；RISC 技术。培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力目标能力目标能力。教教学学目目标标熟练掌握指令的寻址方式对操作数寻址范围以及对编程知识目标知识目标的影响；掌握不同的寻址方式所要求的硬件和信息的加工过程；了解 RISC 的主要特点及其与 CISC 的区别。培养学生对硬件理论学习的兴

23、趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。【讨论与作业】【讨论与作业】能能1.什么叫指令系统？什么叫机器指令？什么叫寻址方式？为什么要学习寻址方式？力力2.试比较基址寻址和变址寻址。训训3.比较 RISC 和 CISC。练练任任【实验】【实验】务务指令系统实验19CPUCPU 的结构和功能的结构和功能计算机组成原理课第计算机组成原理课第 8 8 单元单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： CPU CPU 的结

24、构和功能的结构和功能所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_20计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容能力目标能力目标4 4CPUCPU 的结构和功能的结构和功能单单元元内内容容CPU 的功能及结构框图；指令周期；指令流水；中断系统（包括引起中断的各种因素，中断系统所需解决的共性问题，如中断请求标记、中断判优、中断响应、中断服务、中断返回、多重中断等）。培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力。了解 C

25、PU 的功能和内部结构； 掌握机器完成一条指令的教教学学目目标标全过程；掌握中断技术在提高整机效能方面所起的作用；了知识目标知识目标解开发系统的并行性；掌握控制方式及时序控制。掌握控制器组成及 CPU 控制流程；熟悉流水线处理机的基本机理及工作过程。培养学生对硬件理论学习的兴趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。能能力力【讨论与作业】【讨论与作业】训训1.CPU 有哪些功能？画出其结构图并简要说明每个部件的作用。练练2.画出指令周期的流程图，分别说明图中每个子周期的作用

26、。任任务务21控制单元的功能控制单元的功能计算机组成原理课第计算机组成原理课第 9 9 单元单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 控制单元的功能控制单元的功能所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_22计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容4 4控制单元的功能控制单元的功能单单元元内内容容微操作命令的分析（按取指周期、间指周期、执行周期和中断周期分

27、析不同指令的微操作命令）；控制单元的外特性；多级时序系统；控制方式；控制信号的实例分析。培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力目标能力目标能力。教教学学目目标标理解控制单元为完成不同指令所发出的各种操作命令，知识目标知识目标以及指令周期； 掌握机器周期、 时钟周期与操作命令的关系。培养学生对硬件理论学习的兴趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。能能力力【讨论与作业】【讨论与作业】训训1.什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三者有何关系？练练2.控制单元的功

28、能是什么？任任务务23控制单元的设计控制单元的设计计算机组成原理课第计算机组成原理课第 1010 单元单元课程单元教学标准（2017201720182018学年第学年第1 1学期）学期）单元名称：单元名称： 控制单元的设计控制单元的设计所属院部：所属院部：工学院工学院_制定教师：制定教师： _ _主讲教师：主讲教师： _ _制定时间：制定时间： 2017 2017 年年 6 6 月月_24计算机组成原理课程单元教学标准计算机组成原理课程单元教学标准教学学时教学学时单元标题单元标题主要内容主要内容6 6控制单元的设计控制单元的设计单单元元内内容容组合逻辑设计（组合逻辑控制单元框图、微操作节拍安排

29、、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）。培养学生在硬件系统的分析、开发、使用和维护方面的能力目标能力目标能力。教教学学目目标标掌握控制单元的两种设计方法；理解组合逻辑控制器和知识目标知识目标微程序控制器在设计思想、硬件组成及其工作原理方面的不同；了解微指令的编码方式和格式。培养学生对硬件理论学习的兴趣， 充分发挥学生的自主学素质目标素质目标习能力；培养学生的与人交流、 与人合作及信息处理的能力；培养学生分析问题、解决问题及创造思维能力；培养学生严谨的工作作风。能能力力【实验】【实验】训训控制器实验练练任任务务2526