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《计算机组成原理》课程教学大纲课程代码：课程名称：计算机组成原理／PRINCIPLESOFCOMPUTERORGANIZATION课程类型：专业基础课学时学分：44学时/4学分适用专业：网络工程、软件工程专业开课部门：软件学院一、课程的地位、目的和任务《计算机组成原理》是计算机专业本科教学中的一门重要专业基础课。在计算机专业的教学计划中占有重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程打好基础。二、课程与相关课程的联系与分工《计算机组成原理》课程在讲授时需先插入数字电子基础知识，让学生在了解数字电子基础知识的基础上学习本课程，本课程对专业基础知识进行综合与提升，帮助学生建立系统、完整的专业基础理论体系，培养学生设计开发计算机系统的能力，开拓学生的专业学术视野，并为今后的《计算机体系结构》、《计算机网络》、《计算机容错技术》、《计算机并行处理》、《计算机分布式处理技术》、《操作系统》等课程的学习和专业发展奠定重要的基础。三、教学内容与基本要求第一章计算机系统概论1、计算机的基本组成2、计算机硬件的主要技术指标本章重点：计算机组成的概貌和框架、计算机的工作过程本章难点：计算机组成的框架、计算机的工作过程基本要求：1、知识要求1)了解计算机系统的层次结构。2)理解冯·诺依曼计算机的特点和计算机的工作过程。3)掌握计算机硬件的机器字长的概念和存储容量的计算。2、能力要求通过本章的学习，学生能够理解计算机组成的框架和工作过程。第二章计算机的发展及应用1、计算机的发展史2、计算机的应用本章重点：计算机的发展史、计算机的应用本章难点：计算机的应用基本要求：1、知识要求1）熟悉计算机的发展史。2）理解计算机的应用。2、能力要求通过本章的学习，学生了解计算机的发展史，对计算机的应用现状有一定的理解和掌握。第三章系统总线1、总线的基本概念2、总线的分类3、总线特性及性能指标4、总线结构5、总线的判优控制和通信控制本章重点：总线结构、总线的判优控制和通信控制本章难点：总线的判优控制和通信控制基本要求：1、知识要求1）了解总线的基本概念、分类、特性及性能指标。2）理解总线结构。3）理解并掌握判优控制和通信控制。2、能力要求通过本章的学习，学生了解总线结构，理解并掌握解决通信双方如何获知传输开始和结束，以及通信双方如何协调配合的方法。第四章存储器1、主存储器2、高速缓冲存储器3、辅助存储器本章重点：主存储器的原理、CPU与存储器的连接、Cache-主存地址映射、辅助存储器的原理本章难点：CPU与存储器的连接、Cache-主存地址映射基本要求：1、知识要求1）了解存储器的分类和层次结构。2）理解静态和动态RAM、ROM、Cache。3）掌握存储器与CPU的连接。4）掌握Cache-主存地址映射2、能力要求通过本章的学习，学生了解主存储器的原理，能够设计CPU与存储器的连接、设计Cache-主存地址映射。第五章输入输出系统1、外设概述2、I/O接口3、程序查询方式4、程序中断方式5、DMA方式本章重点：程序查询方式、程序中断方式、DMA方式本章难点：周期窃取、CPU响应中断和允许周期挪用的时间基本要求：1、知识要求1)了解I/O设备与主机的联系方式和信息传送控制方式。2)了解I/O接口的功能和组成及类型。3)理解并掌握程序查询方式、程序中断方式和DMA方式。2、能力要求通过本章的学习，学生能够掌握掌握主机与I/O交换的三种控制方式，即程序查询、程序中断和DMA，以及它们各自所需的硬件及软件支持。第六章计算机的运算方法1、无符号数和有符号数2、数的定点表示和浮点表示3、定点运算4、浮点运算本章重点：有符号数、无符号数、定点数和浮点数的各种表示、移位、定点补码加减运算、定点补码Booth算法、定点补码加减交替除法本章难点：原码、补码、反码及移码的表示范围、定点补码Booth算法、定点补码加减交替除法基本要求：1、知识要求1）理解并掌握无符号数和有符号数。2）理解并掌握数的定点表示和浮点表示。3）理解并掌握定点运算、浮点运算。2、能力要求通过本章的学习，学生能够运用补码进行二进制定点数和浮点数的加、减、乘、除运算。第七章指令系统1、机器指令2、操作数类型和操作类型3、寻址方式4、指令格式设计5、RISC技术本章重点：寻址方式、指令格式设计本章难点：指令格式设计基本要求：1、知识要求1）理解机器指令的一般格式及其在存储器中的存放方式。2）理解寻址方式。3）了解RISC技术。2、能力要求通过本章的学习，学生应掌握设计指令格式的方法，能够根据指令系统的要求，确定指令字中各字段的位数及其含义。第八章CPU的结构和功能1、CPU的结构2、指令周期3、指令流水4、中断系统本章重点：指令周期、指令流水本章难点：指令周期、指令流水基本要求：1、知识要求1）了解CPU的功能和内部结构。2）理解指令周期。3）理解指令流水及多发技术。4）了解中断系统。2、能力要求通过本章的学习，学生应建立整机概念。第九章微程序设计1、微程序控制单元工作原理2、微指令格式本章重点：微程序控制器在设计思想、硬件组成及其工作原理本章难点：确定微指令格式、编制微指令的码点基本要求：1、知识要求1）了解微程序设计。2）理解微程序控制器在设计思想。3）了解硬件组成及其工作原理。2、能力要求通过本章的学习，学生应可以设计微指令格式、编制微指令的码点。四、课程学时分配（以章节为单位）教学内容学时分配合计讲课实验上机讨论/习题第一章22第二章11第三章33第四章1010第五章66第六章1212第七章44第八章33第九章33共计4444五、推荐教材和教学参考书1.推荐教材：《计算机组成原理（第二版）（附光盘）》，唐朔飞编，高等教育出版社2.教学参考书：《计算机组成原理》，白中英编，科学出版社；《计算机组成原理（第2版）》，蒋本珊，清华大学出版社；《电子计算机组成原理》，蒋本珊编，北京理工大学出版社等。六、教学方法与考核方式本课程要求学生树立计算机的整机工作原理，及对计算机各子系统的功能及设计或选取方法有初步的认识和掌握，因此讲好本课程要做到：教师本身必须对本课程的基本内容非常熟悉，并能融会贯通，也即要求本身基础非常扎实。讲授本课程必须从宏观到微观，必须自上而下地给学生讲述计算机的整机概貌，让学生首先摆脱“电脑”神秘化的枷锁，用通俗易懂的方法，使学生学会用辩证唯物主义的思维方法去认识、了解并掌握计算机的组成及其工作原理。在宏观认识整机概貌的基础上，带领学生逐级剖析计算机的基本组成，如系统总线、存储器、输入输出系统、中央处理器等等。而在逐级剖析过程中，既要使学生时刻不忘整机工作的需要，又要对各级子系统进行深入的了解，使之从微观角度来认识实现计算机的自动工作，各子系统必须如何组成。最后通过第四篇控制单元的学习，引导学生真正了解计算机的有条不紊、自动协调工作都是在人们事先设计好的硬件基础上完成的，并可将这些看作是组成更高级计算机的“元素”或是“细胞”，这样，才能使学生更牢固地树立唯物主义的观念去从事计算机的开拓研究工作。为了加大课堂上的信息量，突出教材的重点和难点，更形象的理解各种电路中信息的流动过程和工作原理以及设计思路，课堂教学上采用多媒体教学手段。在课件制作上注重动画显示，按讲课进度控制播放速度，引导学生主动思考，由表及里，层层深入。为了加深学生对各部分的理解和掌握，在讲授过程中，应该配置一定数量的实验和作业习题。本课程为考试课，期末考试为闭卷笔试形式。期末总成绩由平时成绩与期末考试卷面成绩两部分构成，其中：平时成绩占总成绩的30%，期末考试卷面成绩占总成绩的70%。平时成绩的考核以考勤、实验、课上提问、课后作业的方式进行。修订人：李相海修订日期：2011.9审核人：审核日期：