2022年计算机组成课程教学大纲.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用运算机组成原理课程教案大纲【课程名称】 Computer Organization Principle）【课程编码】 JSZB0170 【适用专业】 运算机科学与技术【课 时】理论课时： 72,试验课时： 20 【学 分】4 【课程性质、目标和要求】运算机组成原理是运算机科学与技术专业的专业必修课之一；课程教案主要包括理论 教案和试验教案两大部分；其中,理论教案着重基本理论,基本概念的学习,采纳从抽象 到详细的分析方法,通过运算机系统概论、数据信息的表示与处理、掌握信息的表示与处理、储备系统与I/O系统等主要模块,争论

2、系统程序员所能见到的运算机硬件特性和运算机硬件的详细实现,并面对主题逐层面地讲解运算机系统结构、组成原理及硬件与软件的 界面 设备6 10 第 10 章 输入输出 I/O 系统6 11 第 11 章 运算机系统4 12 第 12 章 运算机硬件设计和实现导论2 合计72 学时- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用注: （1）课时是建议课时,老师可依据同学实际情形适当调整；（2）重点教案内容为 1 10 章, 11、 12 章可依据情形调整；试验课教案课时安排序号课程内容 / 试验名称试验类型课时必做备注学时）1绪论讲解2 2 试验

3、仪器的基本功能和操作方法讲解、学习2 3 汇编语言程序设计试验综合4 4 运算器试验验证2 必做5 观看数据流程及测试相关信号验证2 必做6 储备器部件试验验证2 必做7 用微指令来完成一条机器指令验证2 必做8 微程序设计试验验证4 选作9 串行口试验综合4 必做10 整机故障模拟排查综合4 选作试验11 80X86 masm32程序初步综合4 选作试验12 微型运算机系统组装综合8 选作试验13 运算机网络与通信综合4 选作试验14 硬件设计语言HDL初步综合20 选作试验合计20 必 做部分 注：（1）试验学时不含试验预备时间,只给出试验上机时间,要求同学在试验前弄清当次实验的要求,预先

4、做好试验设计工作；（2）试验仪器采纳运算机原理试验室的微机原理试验设备、仪器；（3）试验资料,采纳试验仪器附带的试验资料；（4）选作试验依据同学实际情形由任课老师挑选执行；【教案内容要点】1、总论：1）课程教案内容要求的层次划分为把握、懂得、明白三个层次,其中：把握 : 要求同学能够全面、深化懂得和娴熟把握所学内容,并能够用其分析、初步设计和解答与应用相关的问题,能够举一反三；懂得 : 要求同学能够较好地懂得所学内容,并且能够进行简洁分析和判定；明白 : 要求同学能够一般地明白所学内容；等进行了分析,强调其特点；并行处理和运算机网络虽不是本书的重点,却是很重要的,明白一些概念是必要的；第 12

5、 章：简洁地叙述了运算机硬件设计的如干问题,目的是扩充学问面,作为运算机 专业的同学,今后可能会有一部分人从事硬件设计工作；有一些基础学问后,可在工作中 进一步自学；以下分章节列出教案内容要点：第 1 章 运算机系统概论 一、学习目的要求 初步明白运算机语言,运算机硬件等概念,明白运算机系统的层次结构,电子运算机 的进展简史,以及各种运算机的应用；二、主要教案内容 第 1 章 运算机系统概论 1.1 运算机的语言 1.2 运算机的硬件 1.3 运算机系统的层次结构 1.4 电子运算机的进展简史 1.5 运算机的应用第 2 章 运算机的规律部件 一、学习目的要求把握：三种基本规律操作及布尔代数的

6、基本公式, 规律函数的化简, 规律门的实现；懂得：运算机中常用的组合规律电路加法器、算术规律单元、译码器、数据挑选器）、时序规律电路 触发器、寄存器和移位寄存器、计数器）明白：阵列规律电路 、宏单元阵列 MA、标准单元阵列 SCA、可编程序门阵列 PGA 二、主要教案内容第 2 章 运算机的规律部件2.1 三种基本规律操作及布尔代数的基本公式2.2 规律函数的化简2.2.1 代数化简法2.2.2 卡诺图化简法2.3 规律门的实现2.4 运算机中常用的组合规律电路2.4.1 加法器2.4.2 算术规律单元2.4.3 译码器2.4.4 数据挑选器2.5 时序规律电路名师归纳总结 2.5.1触发器第

7、 3 页,共 13 页2.5.2寄存器和移位寄存器- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2.5.3计数器个人资料整理仅限学习使用2.6 阵列规律电路2.6.1只读储备器 ROM SCA 2.6.2可编程序规律阵列PLA 2.6.3可编程序阵列规律PAL 2.6.4通用阵列规律 GAL 2.6.5门阵列 GA、宏单元阵列 MA、标准单元阵列2.6.6可编程序门阵列PGA 第 3 章运算方法和运算部件一、学习目的要求请参考主要教案内容后的括号注释部分二、主要教案内容第 3 章 运算方法和运算部件3.1 数据的表示方法和转换 把握）3.1.1 数值型数据的表示和

8、转换3.1.2 十进制数的编码与运算3.2 带符号的二进制数据在运算机中的表示方法及加减法运算 懂得）3.2.1 原码、补码、反码及其加减法运算3.2.2 加减法运算的溢出处理3.2.3 定点数和浮点数3.3 二进制乘法运算 懂得）3.3.1 定点数一位乘法3.3.2 定点数二位乘法3.3.3 阵列乘法器3.4 二进制除法运算 懂得）3.4.1 定点除法运算3.4.2 提高除法运算速度的方法举例3.5 浮点数的运算方法 明白）3.5.1 浮点数的加减法运算3.5.2 浮点数的乘除法运算3.6 运算部件 懂得）3.7 数据校验码 码第 4 章主储备器 4.6 非易失性半导体储备器 4.7 DRA

9、M的研制与进展 4.8 半导体储备器的组成与掌握 4.9 多体交叉储备器 4.9.1 编址方式 4.9.2 重叠与交叉存取掌握第 5 章 指令系统 一、学习目的要求 请参考主要教案内容后的括号注释部分 二、主要教案内容 第 5 章 指令系统 重点内容）5.1 指令系统的进展 明白）5.2 指令格式 把握）5.2.1 指令格式 5.2.2 指令操作码的扩展技术5.2.3 指令长度与字长的关系 5.3 数据表示 把握）5.5 指令类型 5.6 指令系统的兼容性 和复杂指令系统运算机 CISC懂得）5.7.1 什么是复杂指令系统运算机 5.7.2RISC 的产生与进展 5.7.3RISC 的特点 5

10、.8 指令系统举例 明白）5.8.1SPARC 的指令系统 5.8.2Pentium 微处理器指令系统 5.8.3IBM 大型机指令系统 5.8.4PDP11 与 VAX11基本指令格式简介 5.8.5 向量指令举例 5.9 机器语言、汇编语言和高级语言 明白）第 6 章 中心处理器 CPU）一、学习目的要求 请参考主要教案内容后的括号注释部分 二、主要教案内容名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 6 章中心处理部件个人资料整理仅限学习使用CPU重点内容）6.1 运算机的硬件系统 明白）6.2 掌握器的组成 6.3

11、.1 微程序掌握的基本概念6.3.2 实现微程序掌握的基本原理6.4 微程序设计技术 6.4.2 微程序流的掌握6.4.3 微指令格式6.4.4 微程序掌握储备器和动态微程序设计6.4.5 微程序设计语言6.5 硬布线掌握的运算机 懂得）6.5.1 时序与节拍6.5.2 操作掌握信号的产生6.5.3 掌握器的组成6.5.4 硬布线掌握规律设计中的如干问题6.5.5 硬布线掌握与微程序掌握的比较6.6 掌握器的掌握方式 懂得）6.7 流水线工作原理 明白）6.8 CPU 举例 明白）6.8.1 RISC 的 CPU 6.8.2 RISC 的编译系统6.8.3Pentium 微处理器6.9 运算机

12、的加电及掌握过程 7.2.1cache 储备器工作原理7.2.2cache 储备器组织7.2.3cache 储备器举例7.2.4 多层次 cache 储备器7.3 虚拟储备器名师归纳总结 7.3.1虚拟储备器概述第 6 页,共 13 页7.3.2页式虚拟储备器7.3.3段页式虚拟储备器- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 7.3.4虚拟储备器工作的全过程个人资料整理仅限学习使用7.3.5Pentium 处理机的虚拟储备器7.3.6 储备治理部件 MMU 7.4 相联储备器7.5 储备爱护第 8 章帮助储备器一、学习目的要求请参考主要教案内容后的括号注释部分

13、二、主要教案内容第 8 章帮助储备器8.1 帮助储备器的种类与技术指标 把握）8.2 磁记录原理与记录方式 懂得）8.2.1 磁记录原理8.2.2 磁记录介质与磁头8.2.3 磁记录方式8.3 硬磁盘储备器 8.3.2硬磁盘驱动器 HDD及硬磁盘掌握器8.3.3磁盘 cache 8.3.4磁盘阵列储备器8.3.5硬磁盘驱动器的进展动向8.4 软磁盘储备器 明白）8.4.1 概述8.4.2 软磁盘片8.4.3 软磁盘的记录格式8.4.4 软磁盘驱动器和掌握器8.4.5 软磁盘驱动器进展动向8.5 磁带储备器 8.5.5 磁带机的进展动向8.6 光盘储备器 设备9.1 外部设备概述 懂得 9.2

14、输入设备 输入9.2.3 鼠标器、跟踪球和操作杆输入9.2.4 触摸屏9.2.5 图像输入设备 摄像机和数字照相机 9.2.6 条形码及其技术9.2.7 光学字符识别 OCR技术和语音文字输入系统9.3 输出设备显示器 懂得）9.3.1 显示设备种类9.3.2 显示技术中的有关术语9.3.3 字符显示器9.3.4 图形和图像显示9.4 输出设备打印机 懂得）9.4.1 点阵针式打印机9.4.2 激光打印机9.4.3 喷墨打印机9.4.4 热转印打字机9.4.5 打印机的进展趋势9.5 汉字处理技术 一、学习目的要求请参考主要教案内容后的括号注释部分二、主要教案内容第 10 章输入输出 I/O

15、系统 系统概述 懂得）10.1.1 输入输出设备的编址及设备掌握器的基本功能10.1.2I/O 设备数据传送掌握方式10.2 程序中断输入输出方式 懂得）10.2.1 中断的作用、产生和响应10.2.2 中断处理10.2.3 程序中断设备接口的组成和工作原理10.3 DMA 输入输出方式 把握）10.3.1DMA 三种工作方式10.3.2DMA 掌握器组成10.3.3DMA 的数据传送过程名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 10.3.4软盘接口规律电路举例个人资料整理仅限学习使用10.4 通道掌握方式和外围处理机方式

16、 和外围处理机10.5 总线结构 懂得）10.5.1 总线类型10.5.2 总线组成10.5.3 微机总线10.6 外设接口 11.1.1 运算机系统的分类11.1.2 提高运算机系统运算速度的方法11.1.3 开放系统11.1.4 运算机系统的性能评测11.2 微机系统 11.2.5 智能卡11.2.6 绿色运算机11.3 工作站和服务器 明白）11.3.1 工作站11.3.2 服务器11.4 多媒体运算机11.4.1 概述11.4.2 多媒体运算机系统的组成11.4.3 多媒体运算机系统的关键技术11.4.4 视频和音频信息的猎取和回放11.4.5 多媒体运算机的用途与实例11.5 超级标

17、量处理机、超级流水线处理机和超长指令字处理机11.6 向量处理机 第 9 页,共 13 页11.7.2多处理机系统- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 11.7.3SGI Origin多处理机体系结构个人资料整理仅限学习使用11.8 运算机网络 第 12 章运算机硬件设计和实现导论一、学习目的要求请参考主要教案内容后的括号注释部分二、主要教案内容第 12 章 运算机硬件设计和实现导论 懂得）12.1 运算机硬件的总体设计 懂得）12.1.1 运算机硬件设计过程12.1.2 指令系统的模拟与仿真12.1.3 微程序设计自动化12.1.4 逆向工程的概念12.

18、2 专用集成电路 ASIC设计概述 【试验教案内容要点】学院已经建立了运算机组成原理试验室,该课程的试验可分组进行,独立操作,同学试验报告遵照学院有关规定执行；一、关于各试验的通用说明 : 1. 先修课程要求：同学已经先期开设汇编语言课程,有基本的汇编语言编程经受；熟识 80X86 的主要指令；熟识运算机的基本应用；2. 试验仪器设备：使用运算机组成原理试验室供应的成套设备；3. 试验资料：以运算机组成原理试验室供应的整套设备附带的试验资料为主,在实验老师、试验人员的指导下使用有关仪器设备；4. 试验步骤请参考详细运算机组成原理试验箱所附资料；5. 试验分组：一般每组不超过 4 人；6. 试验

19、学时并不含试验预备时间,只给出试验上机时间,要求同学在试验前弄清当次试验的要求,并预先做好试验设计工作；二、试验明细表试验工程属性主要内容课时1）运算机硬件设计和实现概论绪论讲解2）专用集成电路ASIC 设计概述2 3）编程器简介 ROM中的程序如何存入）4）试验相关事项的要求；5）有关说明等名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用由试验指导人员讲解、演示：（1）计 算 机 组 成 原 理 实 验 箱 的 组 成 , 结 构；实 验 仪 器 的 基 本讲解（2）运算机组成原理试验箱的使用方法,

20、2 功能和操作方法示范（3）留意事项,安全事项；试验指导人员实际示范、演示相关仪器设备的使用过程；汇 编 语 言 程 序 设必做（4）完整演示一次详细的试验操作；4 （1）IO 程序编制与调试（2）CV调试与 debug 调试（3）PROC、Macro 与 MACRO 库的建立与使（4）用计试验汇编语言指令加密技术等 （1）通过观看详细的数据流程测试相关信号（2）把握测试仪器的使用（3）测试信号并记录储备器部件试验必做* 本试验请参考试验箱资料 2 （1）明白储备器的工作原理（2）明白储备器的扩展技术用 微 指 令 来 完 成必做* 本试验请参考试验箱资料 2 （1）使用微指令逐步骤完成一条指

21、令（2）懂得指令与微指令的关系3）懂得微指令的编码一条机器指令4）懂得指令的编码串行口试验必做 （1）懂得串口的工作原理（2）使用汇编语言编制串口通信程序（3）使用高级语言编制串口通信程序（4）明白串口通信电缆规范80X86 masm32 程选作（5）制作串口通信电缆4 （6）在两台运算机之间检验程序使用 MASM32进行 windows 环境下的程序设计序初步试验组 合 逻 辑 控 制 器选1 明白组合规律掌握器的设计过程12 的设计试验试验2 设计、实现一个规律器件- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （1）个人资料整理仅限学习使用收集组建资料微 型

22、计 算 机 系 统选作（2）明白组装运算机的过程8 （3）自己组装 PC 组装试验（4）安装操作系统计 算 机 网 络 与 通选作（5）安装应用软件4 （6）网络接入等（1）使用交换机构造基本的局域网；（2）完成资源共享；信试验（3）组建基本的WEB系统（4）WINDOWS XP基本的防火墙使用1 下载 HDL设计软件；2）明白先关硬件；硬件设计语言HDL选作3）明白使用HDL的过程；20 4）基本的编成、模拟；5）明白使用已有部件,构造专用部件的过程试验初步以及方法6）明白运算机部件设计技术的最新动态 注释：本试验作为一个建设中的试验工 程,供有关老师和同学参考,也可用作课程设 计）【成果考

23、核方式】 1、成果评定总就 全面考核同学在课程学习各个环节的懂得、把握和参加情形 2、平常成果 、试验成果评定 平常成果： +试验成果 20%+中期成果 28%+期末成果 42% 20%+试验成果 32%+期末成果 48% 王爱英运算机组成与结构第 3 版,清华高校出版社,2001 年 2 月参考书目：1、李学干,苏东庄运算机系统结构其次版,西安电子科技高校出版社,1998 年12 月第 15 次印刷2、白中英运算机组成原理第三版,科学出版社,2000 年 11 月2001 年3、郑伟民、汤志忠主编；运算机系统结构；北京清华高校高校出版社；4、参考网络资源：建议浏览与本课程相关的网站编制：李军利 审核：王文发 2006-11-20 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 个人资料整理仅限学习使用第 13 页,共 13 页- - - - - - -