《计算机组成原理》课程教学大纲

《计算机组成原理》课程教学大纲课程英文名称PrinciplesofComputerOrganization课程编号0800200学分4学时64

一、课程教学对象本课程教学对象为计算机学院所有本科学生

二、课程性质及教学目的计算机组成原理是计算机各专业的核心专业课程之一本课程的主要教学目的是使学生掌握组成计算机的核心部件运算器、控制器、存储器的结构及工作原理，理解典型输入/输出设备的工作原理以及它们与计算机的数据交换方式，建立起必要的计算机硬件基础知识；培养学生对计算机硬件系统的分析、设计和开发能力，为后继的计算机专业各类软硬件课程奠定基础本课程是理论与实践结合比较强的课程，因此，在学习计算机组成原理理论知识之外，还要通过教学实验的训练，使学生进一步加深对计算机各部件运行机制、部件之间的相互协调、操作时序控制和数据通路的理解

三、对先修知识的要求学生在学习本课之前，应先修的课程包括计算机科学概论、电子技术基础、程序设计语言等要求学生具有以下预备知识计算机五大部件一一运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置的功能；进位计数制及不同数制（二进制、八进制、十进制、十六进制）之间相互转换；数字逻辑电路的设计方法；

（5）程序设计的基本概念

四、课程的主要内容、基本要求和学时分配建议（理论学时52）本课程主要讲授单个计算机系统的组成与工作原理，内容包括计算机系统概论、运算方法和运算器、存储系统、指令系统、中央处理器、总线系统、外围设备和输入/输出系统，对学生总的基本要求是掌握计算机主要部件的组成方式与工作原理，熟悉各部件通过总线的连接方式，理解由部件到整机的设计方法对每一知识模块的知识点按“熟练掌握（A）”、“理解（B）”和“了解（C）”不同层次对学生提出基本要求注知识点中粗体字部分为本课程的重点或难点

五、建议使用教材及参考书

1、建议使用教材白中英.计算机组成原理（第四版）.北京科学出版社，

20102、主要参考书

[1]李文兵.计算机组成原理（第四版）.北京清华大学出版社，2010

[2]袁静波，丁顺利，宋欣等.计算机组成与结构.北京机械工业出版社，2011

[3]张均良，林雪明计算机组成原理.北京电子工业出版社，2010

[4]DavidA.PattersonJohnL.Hennessy.ComputerOrganizationandDesignThirdEdition.USA:Pearson2005

六、课程考核方式闭卷考试占70%平时作业占15%课内实验占15%综合评定成绩

七、课内实验环节及要求（实验学时12）课内实验总学时为12含有4个基本实验和一个综合性实验，其具体实验项目、实验内容和实验要求如下:知识模块知识点要求学时学习方式课外学习要求

1、计算机系计算机分类及应用B1课堂讲授统概论

1.2计算机的硬件、软件与结构层次B1课堂讲授

2、机器运算

2.1数的机器码表示A2课堂讲授方法与运算

2.2定点加减法运算与溢出判断A2课堂讲授器

2.3定点乘除法运算A2课堂讲授

2.4阵列乘除法原理B2课堂讲授

2.5浮点加减法运算A1课堂讲授

2.6浮点加乘除运算A1课堂讲授

2.7一位及N位定点全加器设计A1课堂讲授

2.8串行与并行进位B1课堂讲授

2.9定点运算器结构A1课堂讲授综合性作业

2.10浮点运算器结构B

0.5课堂讲授

2.11浮点计算流水线的概念C

0.5课堂讲授

3、存储系统

3.1存6者器分类、指标及二级结构B1课堂讲授

3.2SRAM存储器结构、特点A1课堂讲授

3.3DRAM存储器与刷新方式A1课堂讲授

3.4ROM与闪存C

0.5课堂讲授

3.5存储器与CPU的连接A2课堂讲授综合性作业

3.6高速存储器C

0.5课堂讲授

3.7Cache存储器及地址映射方式A1课堂讲授

3.7Cache替换与写操作策略B1课堂讲授

4、指令系统

4.1指令格式与类型A1课堂讲授

4.2指令与数据寻址方式A2课堂讲授

4.3寻址方式实例B1课堂讲授

4.4CISC与RISC指令系统实例C2课堂讲授

5、中央处理器

5.1CPU功能及基本结构A1课堂讲授

5.2CPU中的指令执行过程A1课堂讲授

5.3指令周期与指令流程图A1课堂讲授

5.4时序产生器与时序体制B1课堂讲授

5.5操作控制器功能及分类B1课堂讲授

5.6微程序控制器A2课堂讲授

5.6微指令编码与微程序设计A4课堂讲授综合性作业

5.7硬布线控制器B1课堂讲授

5.8典型CPU结构B1课堂讲授

5.9CPU设计中的流水线技术B2课堂讲授

5.10RISCCPU与多媒体CPUC1课堂讲授

6、总线技术

6.1总线的基本概念与结构形态A

0.5课堂讲授

6.2总线接口B

0.5课堂讲授

6.3总线的仲裁、定时和数据传送B

0.5课堂讲授

6.4典型总线实例C

0.5课堂讲授

7、输入输出系统与外围设备

7.1I/O数据交换的基本方式A

0.5课堂讲授

7.2程序查询方式B

0.5课堂讲授73程序中断方式B

0.5课堂讲授

7.4DMA存£者器直接访问方式B

0.5课堂讲授

7.5通道方式C

0.5课堂讲授

7.6典型输入/输出设备简介B

0.5课堂讲授

7.7磁盘存储设备B

0.5课堂讲授

7.8光盘与闪盘C

0.5课堂讲授序号实验项目实验内容实验目的及要求学时1运算器实验

1、算术运算实验

2、逻辑运算实验

3、移位运算实验

1、掌握运算器的组成与工作原理；

2、理解运算器执行算术与逻辑运算、移位运算的具体实现过程22存储器读写实验

1、SRAM存储器写实验

2、SRAM存储器读实验

1、掌握静态存储器的工作特性及读写控制方法；

2、理解数据写入与读出的操作过程23微程序控制器实验

1、微指令设计

2、微指令写入控存实验

3、微指令读出与检查实验

1、掌握微程序控制器的组成原理；

2、掌握微程序的编制、写入，2观察微程序的运行过程4总线接口实验

1、将输入设备的数据通过总线打入寄存器

2、寄存器中的数据通过总线写入存储器

3、存储器中的数据通过总线送LED数码管显示

1、理解总线的概念及其特性

2、掌握总线数据传输的控制方法25模型计算机实验

1、设计5条典型机器指令

2、设计解析机器指令的微程序

3、微指令写入控制存储器

4、机器指令写入程序存储器

5、执行指令并检查结果

1、掌握一个简单CPU的组成原理；

2、在掌握部件单元电路的基础上，进一步将其构造一台基本模型计算机；

3、为其定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试4。