计算机组成原理课程标准

PAGE《计算机组成原理》课程标准第5页共7页《计算机组成原理》课程标准课程概述《计算机组成原理》是信息类专业的重要专业课程之一，主要以信息在计算机内部的加工、处理为主线介绍计算机的结构、工作原理和功能特性；从一台计算机的整体结构出发，介绍计算机硬件系统内部各部件之间的互连、指令系统和指令在计算机中的执行过程；详细介绍组成计算机的各部件的组成原理、逻辑实现和设计方法。为了便于学生对基本概念的理解，培养学生对硬件系统的分析、设计、使用方面的能力，介绍一种或两种有代表性的机型的结构。本课程的教学目的是使学生掌握计算机的基本组成部件、逻辑功能、工作原理、设计方法和实现技术等的有关基础知识和技术，建立完整、清晰的计算机整机概念。并使学生具备对计算机系统整机和部件进行分析和设计的能力。计算机组成原理课程的教学任务围绕机器指令级以及与此密切相关的微操作级和汇编语言级，从计算机硬件到计算机软件以及软硬件的有机结合，从计算机内部工作机制与编程求解问题相结合，从CPU部件与整机系统两个层次，从逻辑组成、内部工作机制、程序设计等三个方面，通过课堂授课和实验，达到计算机组成原理课程的教学基本目的，并培养本学科的学生在设计、分析和解决大型数字系统的基础理论和基本的实际动手能力，为学习后续课程打下良好的基础。《计算机基础》、《数字电路》等课程是《计算机组成原理》的先修课程，而《计算机体系结构》、《计算机网络》等课程是它的后续课程。课程目标1．知道《计算机组成原理》这门学科的性质、地位和独立价值。知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向。2．理解计算机系统的运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大组成部件的有关基本概念和基本原理。了解相应的有关新技术和方法。3．理解数值数据的表示方法以及运算器的计算方法，了解非数值数据的表示和处理方法以及校验码的表示方法。理解运算器、控制器、存储器、以及有关的输入设备和输出设备等各个部件的组成结构和基本功能。了解典型的计算机系统结构和基本功能。5．掌握基本的定点数的加、减、乘和除的运算和实现的基本逻辑电路框图以及浮点数的表示和基本运算。掌握主存系统的设计和分析方法。掌握指令的执行过程和各种寻址方式的分析和设计方法。掌握组合逻辑控制器和微程序控制器的基本的设计和分析方法。掌握计算机整机系统的基本设计和分析方法。10．了解典型的微型机系统和计算机的新发展。课程内容和要求(一)计算机系统概论教学内容教学要求知道理解掌握学会１．计算机的分类和应用２．计算机的硬件３．计算机的软件４．计算机系统的层次结构５．电子计算机的发展简史√√√√√（二）数字化信息编码与数据表示教学内容教学要求知道理解掌握学会１．数字化信息编码的概念２．常用的信息编码３．数值数据的表示、转换和运算４．数据校验码及校验线路√√√√(三)指令系统教学内容教学要求知道理解掌握学会１．指令系统的发展２．指令格式３．寻址方式４．指令类型５．指令系统举例６．RISC技术√√√√√√（四）运算器及其运算方法教学内容教学要求知道理解掌握学会１．ALU的基本逻辑结构２．定点加减法运算器及其运算方法３．定点乘法运算４．定点除法运算５．高速乘除运算技术（＊）６．浮点运算器√√√√√√（五）控制器教学内容教学要求知道理解掌握学会１．计算机的硬件系统和控制器的地位２．控制器的主要功能和组成３．微程序控制的基本工作原理４．微程序设计技术及实例５．硬布线控制器的基本工作原理６．控制器的控制方式和时序部件７．计算机加电及控制过程√√√√√√√（六）存储系统教学内容教学要求知道理解掌握学会１．存储器与存储系统概述２．主存储器３．并行主存储器４．高速缓冲存储器５．虚拟存储器６．相联存储器７．存储保护√√√√√√√（七）辅助存储器教学内容教学要求知道理解掌握学会１．磁表面存储器２．磁盘存储器３．磁带存储器４．光盘存储器５．冗余磁盘陈列（ＲＡＩＤ）（＊）√√√√√(八)输入输出系统教学内容教学要求知道理解掌握学会１．I/O概述２．数据传送的控制方式３．中断系统４．总线结构和总线接口５．ＤＭＡ方式及其接口６．通道控制方式和ＩＯＰ（输入输出处理机）(＊)√√√√√√（九）常用外设教学内容教学要求知道理解掌握学会１．概述２．常用输入设备（键盘、鼠标）３．显示输出设备４．打印输出设备√√√√课程实施（一）课时安排与教学建议“计算机组成原理”是数学与应用数学、信息与计算科学的专业限选课。一般情况下，每周安排4课时，共60课时，其中理论教学48课时。理论教学课时安排如下：主要内容课时建议教与学的方法建议一、计算机系统概论2讲授二、数字化信息编码与数据表示6讲授、讨论三、指令系统４讲授、讨论四、运算器及其运算方法8讲授、讨论五、控制器8讲授、讨论六、存储系统6讲授、自学七、辅助存储器4讲授、自学八、输入输出系统6讲授、讨论九、常用外设4讲授、自学（二）教学组织形式与教学方法要求教学班是主要的组织形式，班级授课制是目前教学的主要形式。有条件的课程可以采用分组教学，或几种组织方式灵活的组合，尽量减轻学生的生理和心理疲劳，还可以组织课外活动。教学方法必须灵活，有些问题可采用讨论形式，有些内容可通过实物或图片演示，部分内容可指导学生自学。教学要充分发挥学生的主体性，与学生建立起平等、民主和对话的师生关系，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识，使学生会学。教材编写与选用选用教材：1、《计算机组成原理（第三版）》，白中英主编，科学出版社，2003年2、《计算机组成原理（修订本）》，俸远祯编，电子工业出版社，2003年3、《计算机组成与结构（第三版）》，王爱英主编，清华大学出版社，2001年4、《计算机组成组成实用教程（第二版）》，幸云辉、杨旭东等编，清华大学出版社，2004年教师可向有关上级部门申报审批编写教材。申报审批的内容包括：主编和编写人员情况、编写指导思想、教材体系结构、编写体例、主要特点和样章、编写出版的时间、经费保证。课程评价1．这门学科的评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。2．考试时间：120分钟。3．考试方式、分制与分数解释采用闭卷、笔试的方式，以百分制评分，60分为及格，满分为100分。4．题型比例（参考）填空题15%；单选题15%；名词解释10%；简答题20%；设计题10%；计算、编程题30%。样题与目标定位示例A．单选题：（着重考查学生对知识的识别程度）例：真值-1011的八位原码是（） A．00011001B．00001011C．10001011D．1110001B．填空题：（着重考查学生对知识的理解程度）例：微指令分控制字段和控制字段两部分编码。C．名词解释题：（着重考查学生对知识的理解程度）例：中断、总线D．简答题：（着重考查学生对知识的理解与掌握程度）例：什么是刷新？刷新周期的安排有哪几种方式？E．设计题：（着重考查学生对知识的理解与掌握程度）例：某半导体存储器容量为16K×8位，可选用RAM芯片（2K×4位/片）。地址总线A15～A0（低），双向数据总线D7～D0（低），读写控制信号R/W，片选低电平有效。请设计并画出该存储器逻辑图，给出芯片地址分配和片选逻辑式，注明地址线、数据线、读/写控制线及片选信号的