《计算机组成课程设计》课程教学大纲（本科）.docx

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1、计算机组成课程设计(Design of Computer Organization)课程代码：06460052学分：1.5周数：1.5周（其中：讲课6学时；设计20学时；上机学时；答辩4学时）先修课程：计算机组成原理适用专业：计算机科学与技术，网络工程教材：计算机组成原理实践教程，肖铁军丁伟赵蕙马学文，清华大学出版社，2015年第 1版一、课程性质与目标（一）课程性质计算机组成课程设计是必修的实践性教学环节之一，是对计算机组成原理课程所学知 识进行的一次全面的综合训练。通过学生完成所要求的设计题目，进一步融会贯通课堂教学内容， 并将课程实验中设计的计算机功能部件联系起来，加深对计算机系统的组成

2、及工作原理的理解。培 养学生综合运用所学知识的能力，锻炼学生分析问题、解决问题的能力，并提高实践能力和基本的 科研工作能力。（二）课程目标课程目标1.掌握控制器的设计原理，能够在课程实验的基础上用硬件描述语言设计CPU或在 给定的基础上扩充部分功能模块。课程目标2.理解通过微程序实现指令系统的原理，掌握微程序设计方法；能够根据数据通路 分析指令执行过程，并进一步完成微程序设计，实现指令系统。课程目标3.掌握CPU设计与调试工具的使用。能够设计调机程序，能够利用工具协助分析运 行结果；在出现错误时，能够利用工具分析、查找错误原因，快速地定位设计错误。课程目标4.能够以口头和书面方式准确地描述实验

3、现象和实验结果，能够与老师和同学讨论 问题。能够清晰地总结所完成的设计和主要成果，撰写比较规范的课程设计报告。课程目标5.具有创新意识。尝试对包括硬件设计在内的模型机设计提出有效的改进设想并努 力实现；或尝试设计新的寻址方式或机器指令并设计微程序实现。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑计算机专业培养计划中毕业要求指标点3-4,4-3,6-3,10-3：毕业要求3-4：能够借助文献研究分析计算机领域复杂工程问题的解决方案，以获得有效结论。毕业要求4-3：根据计算机专业技术知识和原理，能够有效地实施系统设计，并具有创新意识。毕业要求6-3：能选择合理的工具对计算机领域的复杂工程

4、问题进行仿真和预测。毕业要求10-3：能够就计算机领域复杂工程问题与社会公众和同行进行有效交流和沟通。本课程支撑网络工程专业培养计划中毕业要求指标点毕业要求3-3：具备运用计算机及网络技术进行系统实现的能力。毕业要求4-2：具备使用实验设备及软件进行数据分析与处理的能力。毕业要求5-2：具备选择和运用工具软件进行模拟、仿真和实验结果分析的能力。业要求指标点课程目标 X.计算机专业网络工程专业毕业要 求34毕业要求43毕业要 求63毕业要求103毕业要 求33毕业要 求42毕业要 求52课程目标1VVV课程目标2VVV课程目标3VVV课程目标4VVV课程目标5VVVV三、内容与进度安排1 .内容

5、及要求课程设计建议选题和一般要求参见附录1,课程设计题目可以由任课教师根据实际情况适当安 排，可以由任课教师指定题目，也可由学生自由选题。2 ,进度安排四、考核与成绩评定序号设计内容时间支撑的课程目标1硬件/微程序设计第16天课程目标1,课程目标2,课程目标52验证调试第16天课程目标33陈述答辩第7天课程目标44课程设计报告全时课程目标1, 2, 3, 4, 51 .考核材料检查、测试答卷，课程设计报告。2 .考核要求及权重根据考核的实施阶段可将考核分为平时考核、结束考核和课程设计报告。平时考核和结束考核 的考核项目可包括考勤、预习检查、实作检查、陈述答辩等，采用现场打分的方式；课程设计报告

6、 采用批阅评分的方式。依据考核方式可将考核分为四类，如下表，表中给出了建议权重，任课教师 参照确定具体的考核方法和评分规则，并在课程设计开始前公布。考核方式考核要求考核权重备注预习检查准备设计和测试方案10%实作检查见附录230%陈述答辩见附录330%课程设计报告见附录430%注：可根据实际情况安排考核内容。五、大纲说明1 .学生在本课程设计前应学习过计算机组成原理这门课。2 .参考文献1计算机组成原理（第二版），肖铁军等编著，清华大学出版社，20152Verilog HDL与FPGA开发设计及应用，李洪涛，朱晓华，顾陈编著，国防工业出版 社,20132017年8月20日附录1课程设计建议选题

7、题目1 CPU的微程序设计1、设计任务针对OpenJUC-n教学模型机，设计控制器的微程序，实现该模型机的指令系统。通过课程设计 理解指令的执行过程，指令系统与硬件的关系，进而加深对计算机的结构和工作原理的理解。2、内容安排1）熟悉微程序的设计和调试方法；2）双操作数指令的设计与调试；3）条件转移指令的设计与调试；4）移位指令的设计与调试；5）堆栈相关指令的设计与调试；6）中断系统的设计与调试。说明：具体目标、任务见计算机组成原理实践教程第四章。题目2 CPU的硬件和微程序设计1、设计任务在部件实验的基础上逐步完成OpenJUC-H教学模型机的硬件设计，并在此基础上设计控制器的 微程序，实现该

8、模型机的指令系统。2、内容安排1） CPU的初步设计与验证；2）扩充双操作数指令；3）扩充条件转移指令；4）扩充移位指令；5）扩充堆栈类指令；6）中断系统的设计。说明：具体目标、任务见计算机组成原理实践教程第四章。附录2实作考核评分细则考核项目优秀(90/00)良好(80-89)中等(70-79)及格(60-69)不及格（60以下）设计能力（50%）所有功能，并 有所增加实现所有功 能实现大部分 功能实现最基本 的功能未实现调试和验证能力 （50%）非常熟练熟练一般不熟练基本不会附录3陈述答辩评分细则考核项目优秀(90/00)良好(80-89)中等(70-79)及格(60-69)不及格（60以

9、下）陈述准确地描述 运行效果或 现象；清晰地 总结所完成 的设计；反映 设计过程中 解决的疑难 问题；突出自 己的创新意 识。比较准确地 描述运行效 果或现象；较 清晰地总结 所完成的设 计；反映设计 过程中解决 的问题。描述运行效 果或现象基 本准确；总结 所完成的任 务；反映设计 过程中搞懂 的原理问题。描述运行效 果或现象不 准确；叙述所 完成的任务。错误描述运行效 果或现象；叙述 不清。回答问题完全正确，回 答流利正确基本正确存在错误错误附录4课程设计报告评分细则考核项目优(90100)良(8089)中(7079)及格（6069）不及格 （60以下）设计方案 （20%）全面有条理地 叙

10、述总体目标、 设计方案，包括 模型机数据通 路、指令系统， 设计原理和设 计方法。详细地 介绍硬件实验 板和实验软件 及其特点。介绍 使用实验设备 进行设计、调试较清楚地叙述 总体目标、设计 方案，设计原理 和设计方法。介 绍硬件实验板 和实验软件的 主要情况。介绍 设计调试方法。叙述总体目标、 设计原理和设 计方法。简单介 绍硬件实验板 和实验软件的 基本情况。总体目标叙述 基本清楚。简单 介绍硬件实验 板和实验软件 的基本情况。没有叙述总体 目标、设计原理 和设计方法，或 叙述错误。的方法。实施设计 (30%)合理地设计微 程序，对微程序 所涉及的原理 有很好的理解 并能清楚地表 述。除完

11、成指导 书上的任务外， 能够自己设计 任务，如设计新 的机器指令或 寻址方式，微程 序的优化等。较合理地设计 微程序，对微程 序所涉及的原 理有较好的理 解并能表述。完 成指导书上的 拓展任务。能够 设计自己的调 机程序。较合理地设计 微程序，对微程 序所涉及的原 理有一定的理 解，但表述不够 清楚。完成指导 书上的基本任 务。基本理解计算 机工作原理和 微程序的设计 方法，能够进行 基本的微程序 设计。没有给出微程 序，或者设计的 微程序少于基 本任务的二分 之一。创新意识 (5%)能够对包括硬 件设计在内的 模型机设计提 出有效的改进 设想，或者能够 在现有硬件基 础上对模型机 设计进行改

12、进。 对课程设计的 教学提出建设 性意见。能够对模型机 设计提出改进 设想并努力实 现。对课程设计 的教学提出合 理化建议。设计中有一定 的创新意识。能 够对给出的模 型机设计提出 疑问，对课程设 计的教学提出 意见建议。设计中有创新 意识。能够对课 程设计的教学 提出意见建议。没有创新意识， 能够对课程设 计的教学提出 意见建议。调试验证 (25%)能够使用调试 工具验证微程 序运行结果，对 实验结果进行 分析讨论。在遇 到问题时，能够 通过分析和推 理判断错误原 因，并熟练地运 用调试工具，根 据需要选择恰 当的运行方式， 快速地找出微 程序设计中的 问题。能够利用调试 工具验证微程 序运

13、行结果，对 实验结果进行 分析讨论。在遇 到问题时，能够 并利用调试工 具确定微程序 设计的错误范 围。能够利用调试 工具验证微程 序运行结果，对 实验结果进行 说明。能够正确地使 用调试工具。对 部分实验结果 进行简单说明。不熟悉调试工 具，没有对实验 结果进行说明。表达 (20%)条理清晰，版面 整齐，格式统 一，行文流畅， 逻辑性强，几乎 没有错别字。版面整齐，格式 统一，语句通 顺，有逻辑性， 错别字少。版面整齐，语句 通顺，错别字 少。版面较整齐，语 句基本通顺。版面不整齐，格 式不统一，条理 不清晰，错别字 较多。说明：该评分细则主要针对课程设计项目1微程序设计。课程设计项目2参照该评分细则 增加CPU硬件设计的考察。