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1、计算机组成原理教学大纲课程性质专业必修课课程编号XX882024课程名称计算机组成原理适用专业计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程先修课程电路与模拟电子技术、数字电子技术总学时48其中理论40学时，实验8学时学分数3一、课程简介本课程是计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程专业的一门核心专 业必修课，主要讲述计算机硬件系统的基本组成原理与运行机制。课程从组成硬件系统 的五大部件出发，讲解了各组成局部的工作原理、设计方法以及构成整机系统的基本原 理。通过学习，了解计算机的整体结构，指令系统及指令在计算机中的执行过程。通过 对计算机各部件工作原理、信息加工处理及控制过程的分析
2、，使学生掌握基本的分析方 法、设计方法和互连成整机的技术，为下一步学习本专业后继课程和有关的技术工作打 好基础。二、课程教学目标通过本课程的学习，学生应实现如下目标：1、知识目标：了解：计算机的分类、应用领域及开展历程、软件的组成和分类、原码除法算法原 理、浮点乘法、除法运算、主存储器技术指标、指令系统性能要求、指令系统结构、RISC 与CISC特点、流行总线、常用输入设备与输出设备、I/O通道功能与类型。掌握：计算机系统的组成和工作原理、数据的表示方法、算术逻辑运算单元、补码 运算、浮点运算、存储器、cache、虚拟存储器、地址映射、替换算法、指令分类、指令 格式、寻址方式、CPU组成与功能
3、、指令周期、微程序控制器、微命令编码方式、微指 令格式、流水线工作原理及主要性能指标计算、总线及仲裁、外设功能及分类、数据传 送的常见方式、2、能力目标:(1)理解计算机各局部的组成和工作过程，并建立计算机系统的概念。了解计算机的开展史，对计算机的应用现状有一定的理解和掌握；(2) 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。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；(3)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。运用补码进行二进制定点数和浮点数
4、的加、减运算；(4)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。能够设计微指令格式、编制微指令的码点。三、课程教学基本要求本课程的先修课程是电路与模拟电子技术、数字电子技术等课程，任课教师 对教学顺序与学时分配可作适当调整，但不能破坏课程的基本体系，学生课后按要求完 成书后的思考题。四、课程教学模块(或教学内容)与学时分配1、理论教学局部序号教学模块知识点学时1计算机系统概论了解：计算机的分类、应用领域及开展历程、软件的组成和分类理解：系统层次结构分析掌握：硬件各部件的基本工作原理22数的表示方 法了解：无符号数表示法、有符号数表示法 掌握：数的定点表示
5、与浮点表示23定点运算了解：原码乘法、原码除法、行波进位的补码加法/减法器掌握：补码加法、减法、溢出概念与检测方法44浮点运算了解：浮点乘法、除法运算的步骤与方法 掌握：浮点加法、减法运算的步骤与方法45主存储器了解：存储器分类、多级存储系统的层次结构、4主要技术指标掌握：SRAM、DRAM存储器的原理、主存储器与CPU的连接6Cache存储 器与辅助存 储器了解：外部存储器的工作原理理解：Cache的功能、工作原理、全相联映射、 直接映射和组相联映射掌握：Cache的替换策略、写操作策略、Cache 的命中率计算方法47指令系统了解：指令的类型、指令系统性能要求、RISC与CISC的特点掌握
6、：寻址方式、指令格式设计48CPU的结构和功能了解：CPU的功能和内部结构、中断系统 掌握：指令周期、指令流水及多发技术49微程序设计了解：微程序控制器硬件组成及其工作原理、 微程序设计的基本思想掌握：微指令格式、编制微指令的码点410总线系统了解：总线的分类、总线接口、常用总线 掌握：总线的仲裁、定时和数据传送模式411输入输出系 统了解：常用输入设备与输出设备、I/O通道功能与类型掌握：外设功能及分类、数据传送的常见方式42、实践局部实验工程名称内容摘要实验 学时实验类型开出要求8位算术逻辑运 算实验通过三态门给8位运算器 74LS181输入数据，运行后 查看运算结果。2验证必做存储器实验
7、给SRAM存储器某地址单元 写入数据后再读出2验证必做数据通路实验分别通过总线送数据到数 据寄存器和地址寄存器，然 后将数据寄存器内的数送 入存储器，最后将必开存储 器的内容输出到LED上显 不02验证必做微控制器实验设计微指令并执行2设计必做五、教学方法与策略计算机组成原理教学以课堂讲授为主，对重点模块（要求熟练掌握局部），可以 进行课堂教学、讨论、课堂练习等相结合的方法进行教学；课后应该布置相应的作业， 对作业中存在的问题，应该在课堂上进行相应的讲解。六、学生学习成效考核方式考核环节构成（均为100分制）评分依据占总成绩 的比重平时成绩（100分）上课的出勤情况记录和课堂作业完成情况.作业缺交 一次扣10分，旷课一次扣10分20%实验成绩（100分）实验课的出勤情况记录和实验内容的完成情况统计20%课堂讨论（100分）以课堂上的分组讨论结果为依据10%期末考试（100分）闭卷：题型：选择题、填空题、简答题、计算题、综合题等50%七、选用教材1白中英，计算机组成原理（第五版），科学出版社，2016年八、参考资料1唐朔飞，计算机组成原理（第2版），清华大学出版社，2008年12蒋本珊，计算机组成原理（第3版），清华大学出版社，2013年