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计算机组成原理A教学大纲课程名称：计算机组成原理A 课程编码：04100240英文名称：Principles of Computer Organization学 时：72/12 学 分：4.5开课学期：第五学期适用专业：计算机科学与技术课程类别：理论课课程性质：专业类必修课先修课程：电路；数字逻辑电路；模拟电子线路教 材：计算机组成与结构（第三版） 王爱英主编 清华大学出版社一、课程性质及任务本课程是计算机科学与技术专业的一门专业基础课。课程教学所要达到的目的是：使学生了解计算机系统的基本组成原理；掌握计算机系统硬件的基本组成和各功能部件的工作原理；掌握信息、数据表示与指令结构类型及指令执行原理；掌握程序和数据在计算机中是如何存储的以及指令在计算机中的编译和执行过程。掌握计算机与外部设备之间的接口技术与原理；了解计算机外部设备的基本结构与工作原理。并能够用课程中学到的知识，对计算机系统硬件进行初步设计、组装和调试。二、课程内容及学习方法1、计算机系统概论计算机系统的硬件组成结构；计算机系统的层次结构；计算机系统软件及语言；计算机的逻辑部件2、计算机的发展及未来。基本逻辑门电路的工作原理与实现；计算机常用的组合逻辑电路的组成和工作原理；阵列逻辑电路。3、运算方法和运算部件数据化信息编码的基本概念；计算机中数值数据的表示、转换和运算；定点运算器的基本组成及功能，定点运算器的运算方法；浮点运算器的工作原理和运算方法；数据校验码和数据校验原理。4、主存储器主存储器的类型、主要技术指标和基本操作；随机存储器的工作原理和时间特性；半导体存储器的组成与控制工作原理；多体交叉存储器。5、指令系统指令系统的发展和形成；指令格式和编码，数据表示；指令和数据的寻址方式；关于指令系统和指令的类型；堆栈的概念及对堆栈的操作指令；精简型指令系统（RISC）和复杂型指令系统（CISC）的基本概念6、中央处理器部件（CPU）控制器的组成原理和基本结构，控制器的功能；一条典型的机器指令在CPU中执行过程；微程序控制计算机的基本工作原理，微程序控制器的组成；微程序设计技术与微指令的编译方法；硬布线控制计算机的工作原理与组成；流水线处理器的基本原理；Pentium微处理器的组织。7、存储系统存储系统的基本组成和存储系统的层次结构；高速缓冲存储器（Cache）工作原理、组织及地址映射方式；虚拟存储器系统的组织、工作原理，虚拟地址空间的管理方法；相联存储系统的组织结构；信息存储的保护方式。8、辅助存储器辅助存储器的种类与技术指标，磁性记录原理与记录方式；磁盘存储器基本组成和工作原理；光盘存储器基本结构与工作原理。9、输入输出设备外部设备基本概念及分类；显示设备的工作原理及技术指标；输入设备的类型和工作原理；打印输出设备的类型和工作原理。汉字处理处理方法。10、输入输出系统输入输出系统的基本功能。外部设备的编址方法；计算机中断系统，计算机系统对外设的控制方式；计算机总线类型，总线结构形态和工作原理，总线的仲裁和数据传送方式；接口的基本概念，总线与接口的组织及工作原理。三、课程的教学要求1、计算机系统概论了解冯诺依曼计算机的硬件结构和主要功能；掌握计算机系统的硬件结构和层次结构；了解计算机软件的基本概念；了解计算机科学的发展历史及应用范围。2、计算机的逻辑部件掌握计算机中常用的组合逻辑部件的组成原理；功能特性和时间特性；了解逻辑表达式的划简，寄存器数据传输表示；掌握阵列逻辑电路和逻辑阵列电路设计原理与应用。3、运算方法和运算部件了解计算机中数值数据的表示、转换和运算；掌握定点数和浮点数的硬件描述和运算方法；解释计算机中定长数据表示如何影响数值的精度；描述非数值数据在计算机内部的表示方法；掌握定点运算器的基本组成和功能部件的物理特性、时间特性、数据通路；掌握数据校验码和数据校验原理。4、主存储器了解主存储器类型、工作原理、主要技术指标；解释随机存储器的组成原理及结构，设计方法；掌握主存储器的功能特性、时间特性；了解并行存储器组成原理和工作原理。5、指令系统了解指令系统的设计方法和组成原理；掌握指令格式的组织类型和操作数的寻址方式；掌握指令分类方法及功能，堆栈的定义及对堆栈的操作指令；解释机器语言、汇编语言与高级语言描述方法和硬件的关系。6、中央处理器部件（CPU）描述中央处理器（CPU）的组成原理与结构；掌握CPU中主要寄存器和功能部件的组成原理及功能；描述一条典型的机器指令在CPU中执行过程；掌握微程序控制计算机CPU的工作原理，微程序控制器的设计方法和组成；掌握硬布线控制计算机的工作原理与组成；了解流水线处理器的基本原理。控制器的控制方式。7、存储系统描述存储系统的层次结构；了解存储系统的组成和功能特性；掌握现代存储层次的组织结构；掌握高速缓冲存储器（Cache）的基本工作原理及地址映射方式。描述虚拟存储系统的基本工作原理；掌握具有虚拟存储器管理系统的工作原理；了解存储系统对存储信息的保护方式。8、辅助存储器描述辅助存储器的种类与技术指标；掌握磁性记录原理与磁性记录方式；掌握磁盘存储器组成结构和工作原理；了解光盘存储器基本结构与工作原理。9、输入输出设备了解计算机外部设备的功能、结构和工作原理；掌握计算机显示设备的类型、工作原理及技术指标；了解输入设备工作原理；打印输出设备工作原理。智能外设的发展方向；掌握计算机汉字处理设备的工作原理。10、输入输出系统了解计算机与输入输出设备之间的接口基本功能，组织结构；掌握计算机中断系统，计算机系统对外设的控制方式；信息转换方式。掌握计算机系统总线的结构和工作原理，总线的仲裁，数据传送；掌握接口的基本概念，系统总线与接口的组织结构；描述外设接口的实例。四、课程学时分配 讲 课 内 容学 时1、计算机系统概论22、计算机的逻辑部件43、运算方法和运算部件104、主存储器45、指令系统66、中央处理器 107、存储系统6 续上表讲 课 内 容学 时8、辅助存储器49、输入输出设备410、输入输出系统811、复习、总结212、实验12总计72五、课程习题要求巩固和加深课堂讲授的理论知识和基本概念。锻炼学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，结合实验，初步达到掌握计算机主要部件的设计能力和计算方法。培养学生严肃认真的科学态度。根据各章的教学内容,习题类型为：计算题、思考题、分析题和设计题等3040题.课程设计。 六、课程的实验内容与要求 实 验 内 容学 时1、算术逻辑运算器实验22、移位运算实验23、微程序控制器实验24、静态随机存储器实验25、基本模型机设计与实现4实验目的：掌握、验证和补充课堂的理论知识。培