《计算机组成原理》课程规范(讲授).pdf

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1、-1-计算机组成原理课程规范（讲授）一、课程概况课程号HBB984005 课程名称计算机组成原理课程英文名称Composition Principle of Computer 总学时数48 学分3 讲授学时48 实验学时0 开课单位理工学院适用专业计算机科学与技术课程类别专业教育课程修读方式必修先修课程C 语言程序设计、数字电路考核方式根据课程内容与培养目标由课程组（授课教师）确定，包括考核方式、成绩构成比例、平时成绩的确定等。考核方式为闭卷考试，总成绩=试卷成绩*0.7+平时成绩*0.15+实验成绩*0.15。教材及主要教学参考书教材：唐朔飞编著计算机组成原理（第 2 版）高等教育出版社，2

2、013.主要参考书：白中英，戴志涛编著.计算机组成原理（第 5 版）.科学出版社，2013.课程简介计算机组成原理是计算机科学与技术本科教学中一门重要的专业基础课，是操作系统原理与设计、嵌入式系统等课程的先修课程。课程以阐述原理为主，讲述了计算机系统及其各功能部件的工作原理以及逻辑实现、计算机系统及其各功能部件的设计原理以及并行处理技术。学习本课程旨在使学生掌握运算器、控制器、存储器的构成原理、指令流程、组合逻辑控制、微程序控制、I/O 控制等内容；了解数据信息的表示、运算方法与各类半导体存储器、辅助存储器，为更深入地学习后继课程打下基础。能力培养任务通过这门课程的学习，使学生学懂简单、完整的

3、单台计算机的基本部件和整机系统组成，掌握计算机各部件的连接关系和工作原理，了解计算机系统结构的入门知识，掌握使用和维护计算机系统的基本技能。-2-二、课程知识、能力体系计算机组成原理课程知识（能力）体系序号知识单元描述知识点对应能力学时要求1 计算机系统概论计算机软硬件概念熟悉计算机系统的组成2 了解计算机系统的层次结构掌握计算机硬件的主要技术指标熟悉2 系统总线总线概念及其特点掌握总线的概念及其特点6 掌握总线分类掌握三大总线（地址总线、数据总线、控制总线）掌握总线标准及其性能指标熟悉总线仲裁熟悉3 存储器存储器分类及其特点了解存储器分类、掌握各类存储器的工作原理10 了解存储器的层次结构掌

4、握主存的结构及工作原理掌握主存与 CPU的连接方式掌握Cache的结构及工作原理掌握Cache-主存地址映射机构掌握数据校验（奇偶校验、循环冗余校验、汉明码）掌握4 输入输出系统I/O 设备分类了解输入输出系统的组成，掌握 CPU 与各种外设的控制方式10 了解常用 I/O 设备的工作原理熟悉I/O 接口熟悉程序查询方式熟悉程序中断方式掌握-3-DMA 方式了解5 计算机的运算方法二进制与十进制、八进制、十六进制转换规则熟练掌握机器数的定点运算与浮点运算10 掌握原码、补码、反码、移码掌握定点数和浮点数掌握定点运算掌握浮点四则运算掌握算术逻辑单元熟悉6 指令系统指令的结构掌握指令的组成及其指令

5、扩展的方法6 熟悉指令操作码的扩展掌握寻址方式掌握指令系统设计熟悉7 CPU的结构和功能寄存器概念及其分类熟悉 CPU 的组成及其指令流水的工作原理4 了解指令周期掌握指令流水原理熟悉中断系统掌握“要求”指学生对知识、能力掌握的熟练程度，填写：了解、熟悉、掌握。-4-三、教学内容及基本要求理论教学部分（按 章节 顺 序 填写）学 时：48 第一、二章计算机系统概论&计算机的发展及应用教学目的和要求要求学生能通过本章学习可以了解计算机的应用领域和发展趋势，熟悉计算机的工作原理和冯诺依曼计算机的组成，掌握一台完整的计算机系统应该由哪些部分组成。重点和难点重点：冯诺依曼计算机特点、计算机系统的层次结

6、构、计算机硬件的主要技术指标难点：计算机硬件主要技术指标的运算方法“三基”分析基本知识：计算机系统的组成基本理论：冯诺依曼计算机的组成基本方法：通过多媒体手段，结合形象的举例，使学生明白一台完整的计算机系统由哪几部分组成教学内容与学时分配1计算机软硬件的概念（5 分钟）2计算机系统的层次结构（10分钟）3冯诺依曼计算机的特点（30分钟）4.计算机硬件的主要技术指标（20 分钟）5.计算机硬件主要技术指标的运算方法（25 分钟）教学方法与教学手段教学方法：讲授法、讨论法、任务驱动教学法教学手段：板书+多媒体本章思考题课后习题 P19 1.2、1.4、1.5、1.6、1.7 主要参考资料白中英，戴

7、志涛编著.计算机组成原理（第 5版）.科学出版社，2013 备注制定者：黄建昌-5-第三章系统总线教学目的和要求要求学生通过本章学习能够理解总线的有关概念，了解总线的结构与接口，从而掌握总线的特性、性能指标。重点和难点重点：总线的基本概念、系统总线、总线性能指标难点：地址总线与存储单元之间的关系“三基”分析基本知识：总线的概念基本理论：总线的分类及其特点基本方法：系统总线的特点教学内容与学时分配1总线的概念、作用及其连接各部件的方式（45 分钟）2总线的分类：片内总线、系统总线、通信总线（45分钟）3系统总线分类及其三大总线（地址总线、数据总线、控制总线）的特点（90分钟）4.总线的特性及性能

8、指标（45 分钟）5.总线仲裁和数据传送控制（45 分钟）教学方法与教学手段教学方法：讲授法、讨论法、任务驱动教学法教学手段：板书+多媒体本章思考题课后习题 P66 3.2、3.3、3.6、3.14、3.15 主要参考资料白中英，戴志涛编著.计算机组成原理（第 5版）.科学出版社，2013 备注制定者：黄建昌-6-第四章存储器教学目的和要求要求学生通过本章学习能了解存储器的分类，能说出存储器的性能指标，掌握存储系统的设计方法，理解主存、Cache的工作原理。重点和难点重点：主存与 CPU 的连接、数据校验、Cache-主存地址映射难点：存储容量的扩展、数据校验的应用“三基”分析基本知识：存储器

9、分类基本理论：存储器的工作原理基本方法：掌握数据校验的编码方法教学内容与学时分配1存储器的层次结构理解（20分钟）2主存技术指标的理解及其运算（25分钟）3半导体存储芯片的基本结构（45 分钟）4.半导体存储芯片的译码驱动方式（45 分钟）5.随机存取存储器的基本单元电路工作原理（45 分钟）6.存储容量的扩展（字扩展、位扩展、字位扩展）（90 分钟）7.Cache的基本结构及其工作原理（30 分钟）8.Cache-主存地址映射方式的理解及其运算（60 分钟）9.奇偶校验、循环冗余校验、汉明码校验机制的理解及其应用（90 分钟）教学方法与教学手段教学方法：讲授法、讨论法、任务驱动教学法教学手段

10、：板书+多媒体本章思考题课后习题 P150 4.4、4.5、4.6、4.7、4.10、4.14、4.16、4.28、4.29、4.30、4.31、4.32、4.41、4.42 主要参考资料白中英，戴志涛编著.计算机组成原理（第 5版）.科学出版社，2013 备注制定者：黄建昌-7-第五章输入输出系统教学目的和要求通过本章学习，知道几种外设的信息交换方式，能描述程序查询方式的工作原理，理解程序中断方式，了解DMA 方式和通道方式的工作原理。重点和难点重点：常用 I/O 设备的功能和基本工作原理、I/O 接口功能和组成、I/O 设备与主机交换信息的控制方式难点：程序查询方式、程序中断方式、DMA

11、方式“三基”分析基本知识：输入输出系统的组成基本理论：CPU 与外设的控制方式基本方法：通过举例明确控制方式的工作特点教学内容与学时分配一、输入输出系统的组成（30 分钟）二、常用 I/O 设备（键盘、鼠标、显示器）工作原理（90分钟）三、I/O 接口（60 分钟）1.接口的基本组成2.接口的基本功能四、程序查询方式接口电路及其工作过程（45 分钟）五、程序中断方式（135分钟）1.中断的概念2.程序中断方式的接口电路及中断处理过程3.中断服务程序的流程六、DMA 方式（90 分钟）1.DMA 接口的功能和组成2.DMA 的工作过程3.DMA 方式的特点教学方法与教学手段教学方法：讲授法、讨论

12、法、任务驱动教学法教学手段：板书+多媒体本章思考题课后习题 P212 5.1、5.11、5.16、5.20 主要参考资料白中英，戴志涛编著.计算机组成原理（第 5版）.科学出版社，2013 备注制定者：黄建昌-8-第六章计算机的运算方法教学目的和要求通过本章学习掌握定点加减法运算和浮点数的四则运算，理解定点数和浮点数在计算机内的表示方法，能够熟练运用各种进制数制间的转换规则进行转换。重点和难点重点：定点数和浮点数的表示、定点运算、浮点四则运算、算术逻辑单元难点：定点数和浮点数在机器中的表示形式理解“三基”分析基本知识：机器数的表示形式基本理论：定点运算、浮点运算基本方法：掌握运算规则教学内容与

13、学时分配一、原码、补码、反码、移码的表示及其转换（90分钟）二、定点数和浮点数在机器中的表示（90分钟）三、定点运算（180分钟分钟）1.移位运算2.加法与减法运算3.乘法运算（原码一位乘、补码一位乘）4.除法运算四、浮点四则运算（45 分钟）1.浮点数的加减运算五、算术逻辑单元（45 分钟）1.ALU 电路工作原理教学方法与教学手段教学方法：讲授法、讨论法、任务驱动教学法教学手段：板书+多媒体本章思考题课后习题 P290 6.4、6.5、6.12、6.17、6.19 主要参考资料白中英，戴志涛编著.计算机组成原理（第 5版）.科学出版社，2013 备注制定者：黄建昌-9-制定者：黄建昌第七章

14、指令系统教学目的和要求通过本章学习了解指令的类型，理解并掌握指令的格式以及指令的寻址方式。重点和难点重点：指令的格式、指令操作码的扩展、寻址方式难点：指令操作码的扩展方法“三基”分析基本知识：指令系统的组成及其类型基本理论：如何扩展指令基本方法：掌握指令的寻址方式教学内容与学时分配1指令的一般格式（30 分钟）2指令操作码的扩展方法（90 分钟）3数据在存储器的存放形式（60 分钟）4.寻址方式（90 分钟）教学方法与教学手段教学方法：讲授法、讨论法、任务驱动教学法教学手段：板书+多媒体本章思考题课后习题 P335 7.6、7.9、7.10、7.16 主要参考资料白中英，戴志涛编著.计算机组成

15、原理（第 5 版）.科学出版社，2013 备注-10-第八章CPU 的结构和功能教学目的和要求通过本章学习了解CPU 的内部结构和基本功能，理解寄存器的概念，掌握指令流水的原理以及中断系统工作过程。重点和难点重点：指令周期、指令流水、中断系统难点：指令流水原理的理解“三基”分析基本知识：CPU 的结构基本理论：CPU 内部部件工作原理基本方法：掌握指令流水的工作原理教学内容与学时分配1.CPU 基本功能的理解（30 分钟）2.CPU 的寄存器概念及分类（30 分钟）3指令周期的基本概念（30 分钟）4指令流水原理（60 分钟）5.中断系统（30 分钟）教学方法与教学手段教学方法：讲授法、讨论法、任务驱动教学法教学手段：板书+多媒体本章思考题课后习题 P370 8.1、8.2、8.5、8.8 主要参考资料白中英，戴志涛编著.计算机组成原理（第 5版）.科学出版社，2013 备注制定者：黄建昌