《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)大綱

1、計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)大綱中文名稱：計(jì)算機(jī)組成原理英文名稱： The computer makes up the principle適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)各專業(yè)，電類、信息類專業(yè)學(xué)時(shí)數(shù)：56學(xué)時(shí)先行課程：計(jì)算機(jī)技術(shù)導(dǎo)論、計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù) 一 程的地位、任務(wù)和作用 計(jì)算機(jī)組成原理是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)及應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)課，以大學(xué)本科非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生為對(duì)象，站在計(jì)算機(jī)專業(yè)的高度，而從其它非計(jì)算機(jī)專業(yè)（主要是電類）所需計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)需要出發(fā)，設(shè)置計(jì)算機(jī)組成原理這一課程。 本課程主要討論計(jì)算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)的組成及內(nèi)部工作機(jī)制。應(yīng)強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)的基本原理和基本知識(shí)。通過課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握各大

2、部件的組成原理、邏輯實(shí)現(xiàn)及其互連構(gòu)成單機(jī)系統(tǒng)的基本原理；使大學(xué)生結(jié)合自己的專業(yè)及后續(xù)課程單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)等的學(xué)習(xí)，為計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)打下基礎(chǔ)。針對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)難度大的特點(diǎn)，在講授理論知識(shí)的同時(shí)，考慮到該課程講授的又是實(shí)實(shí)在在的“物理機(jī)”，理論與實(shí)際的聯(lián)系很密切，因此，某些部件的組成還是以某些典型機(jī)器為例加以介紹，這就解決了理論聯(lián)系實(shí)際，又不局限于某一臺(tái)計(jì)算機(jī)的問題；另一方面，介紹與專業(yè)有關(guān)的一些實(shí)用例子，學(xué)以致用；第三方面，多點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)組成的最新技術(shù)，縮短書本與實(shí)際的距離。微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)課程是計(jì)算機(jī)組成原理的后續(xù)課程。 計(jì)算機(jī)組成原理有

3、關(guān)接口部分內(nèi)容只介紹接口的概念及基本組成，微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的主要任務(wù)是講述接口芯片及應(yīng)用方法。在計(jì)算機(jī)組成原理已較全面地討論了單機(jī)系統(tǒng)的組成及內(nèi)部工作機(jī)制后，學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)課程的重點(diǎn)可放在單片機(jī)的硬件特點(diǎn)、匯編語言（或單片機(jī)的C語言）的熟悉、開發(fā)系統(tǒng)的使用以及應(yīng)用系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)上。二. 課程的基本內(nèi)容和要求 1通過本課程的學(xué)習(xí)，達(dá)到以下要求：（1）掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各部分的組成及工作原理；（2）掌握計(jì)算機(jī)硬件各部分組成整機(jī)的工作原理，單處理器內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制，從而建立起計(jì)算機(jī)的整機(jī)概念；（3）初步掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的分析方法。 2課程的基本內(nèi)容： 第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 （4學(xué)時(shí)）

4、 本章的主要內(nèi)容：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)；計(jì)算機(jī)的工作過程；主要的性能指標(biāo)；計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況及應(yīng)用領(lǐng)域；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)以及軟件和硬件在邏輯功能上的等效性；弄清常用的概念和名詞術(shù)語。 本章重點(diǎn)：掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及其層次結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成，初步掌握計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的過程，為以后各章的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。 第2章 運(yùn)算方法和運(yùn)算器 （12學(xué)時(shí)） 本章的主要內(nèi)容：數(shù)據(jù)與文字的表示方法；定點(diǎn)補(bǔ)碼加減法計(jì)算及其溢出的判斷；基本的二進(jìn)制加法/減法器；十進(jìn)制加法器；定點(diǎn)原碼一位、補(bǔ)碼一位乘法運(yùn)算；定點(diǎn)原碼、補(bǔ)碼加減交替法除法運(yùn)算；規(guī)格化的浮點(diǎn)加減法運(yùn)算；基本的邏輯運(yùn)算及其特點(diǎn)；運(yùn)算器的組成和結(jié)構(gòu)、典型

5、運(yùn)算器的邏輯結(jié)構(gòu)。 本章重點(diǎn)：掌握數(shù)據(jù)與文字的表示方法；定點(diǎn)加減乘除法運(yùn)算方法及其實(shí)現(xiàn)的邏輯結(jié)構(gòu)原理框圖；并行加法器及先行進(jìn)位的工作原理；浮點(diǎn)運(yùn)算主要講補(bǔ)碼加減法運(yùn)算；運(yùn)算器的組成和結(jié)構(gòu)等。其余只作一般介紹。 第3章 存儲(chǔ)系統(tǒng) （12學(xué)時(shí)） 本章的主要內(nèi)容：存儲(chǔ)器的職能、分類和組成；半導(dǎo)體隨機(jī)存儲(chǔ)器；半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器；主存儲(chǔ)器的組織及其與中央處理器的連接；存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織（高速緩存、虛擬存儲(chǔ)器）。磁表面存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器。 本章重點(diǎn)：弄清主存儲(chǔ)器組織及工作過程，內(nèi)存儲(chǔ)器與中央處理器的連接；高速緩沖存儲(chǔ)器的基本組織及其工作原理，硬磁盤存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器。虛擬存儲(chǔ)器只作一般介紹。 第4章 指令系統(tǒng)

6、（4學(xué)時(shí)） 本章的主要內(nèi)容：指令和指令系統(tǒng)的含義；指令格式；尋址方式；指令類型和功能；堆棧；典型指令系統(tǒng)舉例。 本章重點(diǎn)：掌握常用的操作數(shù)尋址方式，有效地址的形成及其與內(nèi)存地址空間的關(guān)系；堆棧的應(yīng)用及其實(shí)現(xiàn)；指令的類型和功能。 第5章 中央處理器 （12學(xué)時(shí)） 本章的主要內(nèi)容：中央處理器的功能及組成；時(shí)序系統(tǒng)及控制方式；指令流程；組合邏輯控制器；微程序控制器及微程序設(shè)計(jì)技術(shù)；典型CPU芯片舉例；并行處理技術(shù)。 本章重點(diǎn)為中央處理器的功能及組成；時(shí)序系統(tǒng)；指令流程；實(shí)現(xiàn)指令功能的微操作系列如何產(chǎn)生；微操作系列如何轉(zhuǎn)換為硬件的執(zhí)行邏輯；微程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法；并行處理。 第6章 系統(tǒng)總線 （4學(xué)時(shí)）

7、本章的主要內(nèi)容：單機(jī)系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)的類型及特點(diǎn)；總線接口；總線的控制和通信。本章重點(diǎn)：單機(jī)系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，串行數(shù)據(jù)接口及總線的控制和通信。 第7章 輸入輸出系統(tǒng) （8學(xué)時(shí)） 本章的主要內(nèi)容：外圍設(shè)備概述；輸入設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)）；顯示設(shè)備（CRT字符顯示器）；打印設(shè)備。外設(shè)與主機(jī)的信息交換方式：直接程序控制方式及其接口；中斷的概念及其處理過程；中斷系統(tǒng)，中斷傳送方式及其接口；DMA方式及其接口；通道傳送方式。本章重點(diǎn)： 以鍵盤、CRT顯示器和打印設(shè)備，輸入輸出系統(tǒng)應(yīng)將重點(diǎn)放在中斷系統(tǒng)及其應(yīng)解決的主要問題，DMA 方式及其接口。 三、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配：序號(hào)課程內(nèi)容講課習(xí)題課實(shí)驗(yàn)考核或考試第1章 計(jì)

8、算機(jī)系統(tǒng)概論 4第2章運(yùn)算方法和運(yùn)算器 122第3章存儲(chǔ)系統(tǒng) 122第4章指令系統(tǒng) 41第5章中央處理器 122第6章總線及其互聯(lián)結(jié)構(gòu) 4 第7章輸入輸出系統(tǒng) 8 考試合計(jì) 567 考試內(nèi)容、方式和要求：按以上各章的重點(diǎn)內(nèi)容為考試的主要內(nèi)容，重點(diǎn)考查學(xué)生的硬件基礎(chǔ)知識(shí)，基本概念和整機(jī)概念。試題的類型分選擇題、填空題、計(jì)算題、分析題和簡單設(shè)計(jì)題五大類?？荚囈蚤]卷方式進(jìn)行。四. 說明： 通過實(shí)踐環(huán)節(jié)來加深對(duì)計(jì)算機(jī)各功能部件的理解；掌握數(shù)據(jù)信息流和控制信息流的流動(dòng)過程，鞏固所學(xué)理論，進(jìn)一步加深對(duì)各大部件的組成及工作原理的理解，建議安排如下4個(gè)實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)1：運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)2：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器工作原理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)3：微程序控制器組成實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)4：CPU組成與指令周期執(zhí)行實(shí)驗(yàn)五、本課程的教學(xué)體系 、本課程主要講述單機(jī)系統(tǒng)的組成及內(nèi)部工作機(jī)制。講清各大部件的組成原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)方法及其互連構(gòu)成單機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)。由于本課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，在講課過程中自始至終均應(yīng)強(qiáng)調(diào)基本原理，基本知識(shí)和應(yīng)用。 、建議以模擬機(jī)為教學(xué)對(duì)象來闡述組成原理的核心內(nèi)容?？刹捎眠\(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、系統(tǒng)的