《计算机组成原理》课程简介与教学大纲

PAGEPAGE7《计算机组成原理》课程简介课程编号：09464004课程名称：计算机组成原理/ComputerOrganization学分:4学时：64（课内实验(践)：10上机：0课外实践：0）适用专业：计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程建议修读学期：三年级上学期开课单位：计算机科学与技术学院计算机科学与技术系先修课程：数字逻辑考核方式与成绩评定标准：本课程成绩由平时成绩(10%)，实验成绩(20%)和期末考试(70%)组合而成，采用百分制计分制。各部分所占比例如下：平时成绩占10%，主要考查对各章知识点的理解程度，学习态度，自主学习能力，利用现代工具获取所需信息和综合整理能力，课堂讨论时的沟通和表达能力。实验成绩占20%，主要考察学生实验预习及态度、实验操作与规范、分析研究和报告撰写。期末成绩占70%，采用闭卷形式考查。题型为填空题、选择题、计算题和设计题等。考核内容主要包括运算器、存储器和控制器等，占总分比例60%；输入输出系统、指令系统，占总分比例30%；计算机系统概论、计算机逻辑部件，占总分比例10%。教材与主要参考书目：1．计算机组成原理，白中英，科学出版社：2012，112．计算机组成与结构（第4版），王爱英主编，清华大学出版社，20073. 计算机组成原理，俸远帧，电子工业出版社，20034.计算机组成原理，王诚、郭超峰，人民邮电出版社，2009内容概述：中文：《计算机组成原理》是一门系统介绍计算机系统组成的原理知识和内部运行机制的课程。课程着重讲解计算机硬件系统五大组成部件的组织结构与功能，分析指令执行的过程并介绍整机协同工作的概念，介绍各个部件及整机功能实现的设计方法。通过本课程的学习，使学生掌握包括ALU，微程序控制器、存储系统、外设接口等主要部件在内的现代计算机系统的组织结构、工作原理和设计原则，建立构成计算机硬件系统的整体概念。同时使学生初步具有分析和解决计算机组成方面实际问题的能力。为今后从事硬件系统的设计与开发打下坚实基础。对计算机组成的深入理解，也有助于培养学生具备开发出高性能软件系统的能力。英文：ComputerOrganizationisacoursethatintroducestheprinciplesofcomputerarchitectureandinternaloperationmechanismsofcomputersystems.Thiscoursefocusesonexplainingthearchitectureandfunctionsoffiveclassiccomponentsofacomputer,analyzingtheprocessofaninstructionexecutionandhowthecomputerhardwarebuildingblocksworktogethertohavethecomputercarryoutatask,andthedesignmethodologyofthesefunctionalblocksarealsocovered.Thiscourseisintendedtomakestudentsdeeplyunderstandhowcomputerhardwarebuildingblocksinteract.Bytheendofthiscourse,studentsshouldbeabletomasterthebasicconceptsandunderlyingprinciplesofmoderncomputerorganizationanddesign,includingALU,control,memorysystems，I/Odeviceinterfaceandsoon.Atthesametime，thestudentsshouldinitiallyhavethecapabilityofanalyzingandsolvingtherealisticproblemaboutcomputerorganization.Allofthesewillmakethestudentsasolidfoundationofthedesignanddevelopmentofhardwaresystemsforthefuture.Adeepunderstandingofcomputerorganizationisalsoofgreatvaluetostudentswhohopetodevelophigh-performancesoftware.《计算机组成原理》教学大纲课程名称课程编号学分/学时建议开课学期计算机组成原理070140074/64三年级上学期先修课程后续课程开课单位适用专业数字逻辑微机原理与接口技术、嵌入式系统计算机科学与技术学院计算机科学与技术系计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程一、课程性质、目的与任务《计算机组成原理》是计算机类专业必修的核心主干课程，授课对象是计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程专业的三年级本科生。本课程是一门系统介绍计算机系统组成的原理知识和内部运行机制的课程。着重讲解计算机硬件系统五大组成部件的组织结构与功能，分析指令执行的过程并介绍整机协同工作的概念，介绍各个部件及整机功能实现的设计方法。通过本课程的学习，从应用的角度出发，使学生掌握计算机系统的组织结构、工作原理，掌握《计算机组成原理》是计算机类专业必修的核心主干课程，授课对象是计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程专业的三年级本科生。本课程是一门系统介绍计算机系统组成的原理知识和内部运行机制的课程。着重讲解计算机硬件系统五大组成部件的组织结构与功能，分析指令执行的过程并介绍整机协同工作的概念，介绍各个部件及整机功能实现的设计方法。通过本课程的学习，从应用的角度出发，使学生掌握计算机系统的组织结构、工作原理，掌握ALU，微程序控制器等设计原理和方法，了解存储器、外设接口等工作原理，建立构成计算机硬件系统的整体概念，同时使学生了解当代先进的计算机技术，初步具有分析和解决计算机组成方面实际问题的能力。为学习后续的硬件课程和今后从事硬件系统的设计与开发打下基础。（对应的毕业要求：3.3，4.1，11.3）本课程重点支持以下毕业要求指标点：3-3理解数字系统的基本理论与设计方法。体现在掌握冯·诺依曼体系结构计算机的组成与设计基本思想。理解和掌握CPU组成结构、多级存储系统、总线系统分级结构、输入输出接口的基本理论和设计思路。理解时序关系在数字系统设计中的重要性。4-1理解系统概念及其在计算机领域的主要体现。掌握计算机软、硬件系统分析与设计的基本方法、基本技能。体现在理解计算机系统的概念，掌握计算机硬件系统的五大组成部分，以及它们之间协同工作的原理和流程，对计算机硬件系统有一个整体的认识。掌握运算器设计方法、流水线处理的设计方法、体现在理解计算机系统的概念，掌握计算机硬件系统的五大组成部分，以及它们之间协同工作的原理和流程，对计算机硬件系统有一个整体的认识。掌握运算器设计方法、流水线处理的设计方法、Cache的设计思想。能分析和设计机器指令执行的控制信号，编写相应的微程序，控制CPU内部各个功能部件的协同工作。了解不同结构或设计的优势和劣势，知晓其局限性，从而加强对实际工程问题的理解，学会根据实际工程需要合理选择解决方案。体现在能针对设计性实验的要求，给出设计方案。在实验过程中能准确记录实验数据，对实验数据进行分析、解释数据，调整实验过程，得到相应的结论，撰写实验报告。11-3能表现出自我学习和探索的成效体现在了解计算机发展史，知晓计算机技术日新月异的发展状态。通过调研和文献查阅，了解某一硬件（如内存、硬盘）的发展现状及最新技术，从而建立起自主学习和终身学习的意识。

二、教学内容及学时分配（按章节列出内容要求学时等，实验上机项目要列在课程内容一栏）计算机组成原理总学时数为64学时，其中理论教学为54学时，实验教学为10学时；课程教学共有七章，具体内容及学时安排等如下表所示：课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注第一章计算机系统概论C2第一节计算机的分类和应用第二节计算机系统的硬件组成第三节计算机的软件第四节计算机系统的层次结构第二章运算方法与运算器A☆△12第一节数字与文字的表示法第二节定点加法减法运算第三节定点乘法运算第四节定点除法运算第五节定点运算器的组成第六节浮点运算运算器实验2第三章存储系统A☆△12第一节存储器概述第二节随机读写存储器第三节只读存储器和闪速存储器第四节高速存储器第五节Cache存储器存储器实验2第四章指令系统B4第一节指令格式第二节信息的存储结构与存取方式第三节指令和数据寻址方式第四节堆栈寻址方式第五节指令的类型第五章中央处理器第一节CPU的功能和组成A☆△146第二节指令周期第三节时序产生器和控制方式第四节微程序控制器第五节微程序设计技术第六节硬布线控制器第七节流水CPU第八节RISCCPU微控制器实验2基本模型机实验4第六章总线系统B☆4第一节总线的概念和结构形态第二节总线接口第三节总线的仲裁、定时和数据传送模式第四节PCI总线第七章输入输出系统B6第一节外围设备的定时方式与信息交换方式第二节程序中断方式第三节DMA方式第四节通道方式第五节通用I/O标准接口（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配运算器实验，2学时存储器实验，2学时微控制器实验，2学时基本模型机设计，4学时四、教学方法与教学手段课程教学以课堂讲授为主，结合实验、作业及主题调研等多种教学方式共同实施。本课程安排四次实验。分别是运算器实验、存储器实验、微控制器实验、基本模型机实验。一次主题调研，以小组方式开展，主题为当前计算机硬件系统的组成，题目可自拟。讲课教师为每个小组提供咨询，检查工作进度。五、考核方式与成绩评定标准课程考核成绩采用平时成绩、实验成绩、期终考试成绩相结合的方式。平时成绩占10%，主要考查对各章知识点的理解程度，学习态度，自主学习能力，利用现代工具获取所需信息和综合整理能力，课堂讨论时的沟通和表达能力。实验成绩占20%，主要考察学生实验预习及态度、实验操作与规范、分析研究和报告撰写。期终考试成绩占70%，采用闭卷形式考查。题型为填空题、选择题、计算题和设计题等。考核内容主要包括运算器、存储器和控制器等，占总分比例60%；输入输出系统、指令系统，占总分