《计算机组成原理》A课程教学大纲.doc

计算机组成原理A课程教学大纲（ Computer Organization ）课程编号：80L121Q适用专业：计算机科学与技术开课单位： 计算机学院课时数： 48 课程学分数：3课程类别：本科 课程性质： 学位授课方式： 讲授/讨论/ 考试方式：笔试/开卷/论文教学大纲撰写人： 一、 课程的性质和目的计算机组成原理是计算机科学技术系的一门核心专业基础课程，在多门硬件课程中占用举足轻重的地位。它是属于技术性、工程性和实践性都特别强的一门课。它的教学要求是：掌握单台计算机的基本组成与运行原理的基础知识，包括计算机硬件设计原理、调试和运行维护等多方面的技能。在深化计算机各功能部件教学的同时，加强对计算机整机硬件系统组成与运行原理有关的内容。在教学的整个过程中，坚持以硬件知识为主的同时，加深对计算机整机系统中硬件和软件的联系与配和的认识。二、 课程数学内容第一章计算机系统概论（2学时） 作为本门课程的开始，首先应介绍计算机的发展概况及应用，计算机软件系统和硬件系统的组成和特点，介绍学习本门课程的重要性，学习本课程的目的和意义。 掌握计算机硬件系统的基本组成和指令的执行过程概况，了解软件系统的种类和特点。理解虚拟机和实际的概念。了解描述计算机系统的性能参数，包括CPU字长、主频率、主存容量和软硬件配置的定义。本章要求学生重点掌握Von Neumann体系结构及其基本工作过程，初步建立整机的概念。难点是对计算机系统层次结构的定义的理解。第二章算术逻辑运算及其实现（12学时） 算术逻辑运算子系统是计算机处理信息的基本部分，必须掌握数据信息在机器中的表示方法，理解信息编码原理。理解定点符号数的加减运算原理，理解原码一位、两位乘法和补码一位、两位乘法的算法，理解定点符号数的除运原理，理解BCD运算和浮点数的运算原理。 本章的重点是在理解一定的算术逻辑运算基础上，掌握用硬件实现其算法的基本原理。难点是对硬件时序控制的理解。本章中关于机器数的概念已在数字逻辑和数宇电路中介绍，应加强其运算方法掌握。对逻 辑运算的方法，在数字逻辑和数字电路中也已有介绍，不做重点。 本章的作业安排算术运算和浮点运算。 第三章存储器及存储系统（10学时） 存储系统是计算机的“记忆”系统，在计算机中具有重要地位，存储系统的技术指标是大容量、高速度和低成本。对单个存储器而言，同时满足这些要求是很困难的，因为几个指标是相互矛盾的，故需要采用多级存储管理技术。本章要求掌握RAM、ROM、CACHE、磁表面存储器、磁带存储器和光盘存储器的基本概念、工作原理和各自的特点，掌握主存储器的”组织技术和存储器系统的层次结构，理解虚拟存储器的概念。本章重点掌握存储系统的扩充方法。第四章指令系统（4学时）介绍指令格式定义，指令字长度的扩展方法，指令的寻址方式重点在于指令字长度的扩展方法。第五章 中央处理器（12学时） 控制器是计算机系统的核心，程序与原始数据的输入、CPU内部对信息的处理、处理结果的输出以及外设与主机之间的信息交换等都是在控制器的控制下实现的。所以程序控制及其实现也是本课程的重点。深刻理解并掌握指令周期、机器周期、节拍、工作脉冲与主脉冲以及微程序计数器、控制存储器的概念。掌握控制器的基本组成及各自的功能。在充分了解指令的运行过程的基础上，理解组合逻辑控制器实现的方法以及微程序控制器的设计原理，掌握这两种方法实现控制的各自特点。掌握用PLA实现控制的方法。了解CPU内部总线结构，理解中断概念、中断分类和中断过程。 本章重点在于理解通过时序实现各种控制方式的原理，难点在于理解微程序控制器的实现方法。 第六章系统总线（2学时）介绍总线的概念和总线的结构与连接方式。介绍信息的传送方式、接口的概念、CPU、接口和外围设备间的连接以及接口的功能。介绍总线的控制方式和总线的通信方式。 第七章输入输出系统（6学时） 计算机的工作必须通过与外部世界交换信息才能完成。所以输入输出设备是计算机系统的重要组成部分之一，在硬件系统中占有相当大的比重，并且是一个发展非常迅速的领域。本章要求理解并掌握典型外部设备包括键盘设备。打印设备和显示设备的基本原理。 输入输出设备的种类繁多，应当从计算机系统整体的观点认识各个设备，并且能够理解必须通过硬件和软件技术的配合才能实现这些设备的功能。输入输出系统的任务是实现计算机与外部世界之间的信息交换。本章要求掌握输入输出系统的基本功能、组织原则和输入输出方式。掌握总线概念和其分类，理解程序查询方式、中断和 DMA方式工作原理。了解通道和 IO处理机方式。了解接口设计的基本方法。 输入输出系统的任务是实现计算机与外部世界之间的信息交换。本章要求掌握输入输出系统的基本功能、组织原则和输入输出方式。掌握总线概念和其分类，理解程序查询方式、中断和DMA方式工作原理。了解通道和IO处理机方式。了解接口设计的基本方法。 课程教学的基本要求本课程是计算机科学系专业技术基础课，涉及到计算机的基础理论知识，特别是硬件系统的专业知识，其应用性较强。在教学方法上，采取课堂讲授、实验、课后自学、课堂讨论等形式 （一）课堂讲授 在教学过程中，教师自身要广泛地查阅资料，细致地备课，充分地组织教案，并且认真地分析学生的实际知识结构，使各课与学生的实际情况紧密结合，使教师本身做到有效地教，使学生做到有效的学。 在教学过程中，教师应对计算机组成原理的基本概念、硬件设计的基本方法、原理进行详细的讲解，并指出每章的重点和难点部分。讲授中应注重理论联系实际。 上课时，要适当提出一些问题，提高课堂质量，集中学生的注意力，培养他们的分析问题和解决问题的能力，采用启发式，互动教学方法。 教学手段：采用电子教案和板书相结合的方式，提高讲课效果。（一） 教学环境多媒体教室（二） 课堂练习、作业、自学为了加强素质教育，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，在主要章节讲授完之后，要布置一定量的课后作业和测验。在较为重要的章节，采取当堂测试、当堂总结的形式。为了及时学习计算机硬件技术的发展，鼓励同学阅读最新的计算机文献，并撰写计算机最新技术发展学习心得或与课程相关的小论文。（三） 考试考试形式多样化：包括平时作业、课堂测验占20%；撰写计算机最新技术发展学习心得或与课程相关的小论文占10%；期末考试占70%。为了减少死记硬背的现象，期末考试采用半开半闭或完全开卷考试的方式，考试内容涉及计算机硬件系统的综合知识和应用能力。通过考试，使学生掌握运算器、控制器、存储器和输入输出的基本工作原理，为进一步学习软硬件专业课程打下坚实的基础。在课堂讲授和实验环节注重两者的配合，使学生在掌握理论知识，具备实践动手能力和创新能力。三、 本课程与其他课程的联系与分工先修课程“数字逻辑”。“计算机组成原理”实验通常比“数字逻辑”实验复杂得多，这是由于“计算机组成原理”实验涉及的问题规模更大，更复杂，且须有严格时序控制。为了培养学生的独立工作能力和实际动手能力