廣州大學(xué)計(jì)組課程設(shè)計(jì)

廣州大學(xué)計(jì)組課程設(shè)計(jì)一、課程目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：

1.理解并掌握計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)的基本原理，包括處理器設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)等；

2.學(xué)習(xí)并掌握計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的指令集架構(gòu)、流水線技術(shù)、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵概念；

3.了解并分析計(jì)算機(jī)性能評(píng)估的指標(biāo)及方法，如CPU時(shí)鐘周期、指令吞吐率、CPU利用率等。

技能目標(biāo)：

1.能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題；

2.能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的指令集，并通過模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其正確性；

3.能夠運(yùn)用性能評(píng)估指標(biāo)對(duì)不同計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較和分析。

情感態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)：

1.培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探究計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)知識(shí)的興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情；

2.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，使其在小組討論和實(shí)驗(yàn)中相互學(xué)習(xí)、相互幫助；

3.增強(qiáng)學(xué)生的科技創(chuàng)新意識(shí)，使其關(guān)注計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，為未來職業(yè)生涯奠定基礎(chǔ)。

本課程針對(duì)廣州大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生，結(jié)合學(xué)生已有知識(shí)基礎(chǔ)和課程特點(diǎn)，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，旨在提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力和性能分析能力。課程目標(biāo)具體、可衡量，便于后續(xù)教學(xué)設(shè)計(jì)和評(píng)估。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠全面掌握計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，為未來從事計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的研究和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容

1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述：介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成、發(fā)展歷程，理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及組織的基本概念。

教材章節(jié)：第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

2.計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)：講解處理器設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)等組成部分，分析其工作原理和相互關(guān)系。

教材章節(jié)：第二章計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)

3.指令集架構(gòu)：學(xué)習(xí)指令集設(shè)計(jì)、指令格式、尋址方式等，探討不同指令集架構(gòu)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。

教材章節(jié)：第三章指令集架構(gòu)

4.CPU流水線技術(shù)：介紹流水線的基本概念、分類，分析流水線技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)性能的影響。

教材章節(jié)：第四章CPU流水線技術(shù)

5.存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)：講解存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)、緩存技術(shù)、虛擬存儲(chǔ)器等，探討存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。

教材章節(jié)：第五章存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)

6.計(jì)算機(jī)性能評(píng)估：學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)、評(píng)估方法，分析不同計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的性能差異。

教材章節(jié)：第六章計(jì)算機(jī)性能評(píng)估

7.實(shí)踐環(huán)節(jié)：組織學(xué)生進(jìn)行指令集設(shè)計(jì)、CPU流水線模擬等實(shí)驗(yàn)，鞏固理論知識(shí)，提高實(shí)際操作能力。

教學(xué)內(nèi)容安排和進(jìn)度：共計(jì)16周，每周2課時(shí)。第1-6周講授計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、指令集架構(gòu)等內(nèi)容；第7-12周講解CPU流水線技術(shù)、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)性能評(píng)估等內(nèi)容；第13-16周進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)，組織學(xué)生完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。通過以上教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生全面掌握計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)。

三、教學(xué)方法

本課程采用以下多樣化的教學(xué)方法，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果：

1.講授法：教師通過生動(dòng)的語(yǔ)言、形象的比喻和豐富的案例，對(duì)計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)的基本概念、原理和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行講解。講授過程中注重啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，提高課堂互動(dòng)。

2.討論法：針對(duì)課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和解決問題的能力。討論主題與課本內(nèi)容緊密相關(guān)，如指令集設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)等。

3.案例分析法：選擇具有代表性的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)案例，如Intel處理器、ARM架構(gòu)等，引導(dǎo)學(xué)生分析其設(shè)計(jì)原理、性能特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。

4.實(shí)驗(yàn)法：組織學(xué)生進(jìn)行指令集設(shè)計(jì)、CPU流水線模擬等實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中掌握計(jì)算機(jī)組織與結(jié)構(gòu)的基本原理，提高實(shí)際操作能力。

具體教學(xué)方法如下：

1.混合式教學(xué)：將線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供預(yù)習(xí)資料、課后習(xí)題等，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高課堂效果。

2.課堂互動(dòng)：鼓勵(lì)學(xué)生提問、回答問題，進(jìn)行課堂小測(cè)試，提高學(xué)生的課堂參與度和注意力。

3.小組合作：組織學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

4.反饋與評(píng)價(jià)：及時(shí)給予學(xué)生反饋，指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，提高教學(xué)效果。

5.拓展閱讀：推薦與課程內(nèi)容相關(guān)的書籍、論文和網(wǎng)站，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展閱讀，拓寬知識(shí)面。

四、教學(xué)評(píng)估

為確保教學(xué)質(zhì)量和全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，本課程采用以下評(píng)估方式：

1.平時(shí)表現(xiàn)：占總評(píng)成績(jī)的20%。包括課堂出勤、提問、討論、小組合作等環(huán)節(jié)。評(píng)估學(xué)生課堂參與度、學(xué)習(xí)積極性和團(tuán)隊(duì)合作能力。

-課堂出勤：評(píng)估學(xué)生的出勤情況，鼓勵(lì)學(xué)生按時(shí)參加課程；

-課堂提問與討論：鼓勵(lì)學(xué)生提問、回答問題，評(píng)估學(xué)生的思維活躍度和理解程度；

-小組合作：評(píng)估學(xué)生在小組項(xiàng)目中的貢獻(xiàn)和表現(xiàn)，包括協(xié)作、溝通能力等。

2.作業(yè)：占總評(píng)成績(jī)的30%。布置與課程內(nèi)容相關(guān)的作業(yè)，包括理論知識(shí)和實(shí)踐操作。評(píng)估學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力。

-理論作業(yè)：布置課后習(xí)題，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)；

-實(shí)踐作業(yè)：完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，評(píng)估學(xué)生的動(dòng)手操作能力和問題解決能力。

3.考試：占總評(píng)成績(jī)的50%。包括期中考試和期末考試，評(píng)估學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的綜合運(yùn)用和掌握程度。

-期中考試：評(píng)估學(xué)生對(duì)前半學(xué)期課程內(nèi)容的掌握，為期末考試提供反饋；

-期末考試：全面評(píng)估學(xué)生對(duì)整個(gè)課程知識(shí)的綜合運(yùn)用和掌握程度。

4.附加評(píng)估：針對(duì)學(xué)習(xí)積極性高、表現(xiàn)突出的學(xué)生，可適當(dāng)給予附加分?jǐn)?shù)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

-拓展閱讀：鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行拓展閱讀，分享學(xué)習(xí)心得，給予適當(dāng)加分；

-課堂報(bào)告：學(xué)生可自愿報(bào)名進(jìn)行課堂報(bào)告，分享課程相關(guān)話題，提高表達(dá)能力。

五、教學(xué)安排

為確保教學(xué)進(jìn)度和效果，本課程的教學(xué)安排如下：

1.教學(xué)進(jìn)度：共計(jì)16周，每周2課時(shí)，每課時(shí)45分鐘。教學(xué)進(jìn)度與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，確保在有限時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)。

-第1-6周：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、指令集架構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí)；

-第7-12周：CPU流水線技術(shù)、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)性能評(píng)估等進(jìn)階知識(shí)；

-第13-16周：實(shí)踐環(huán)節(jié)，包括指令集設(shè)計(jì)、CPU流水線模擬等實(shí)驗(yàn)。

2.教學(xué)時(shí)間：根據(jù)學(xué)生的作息時(shí)間，安排在每周的固定時(shí)間進(jìn)行授課，以利于學(xué)生形成穩(wěn)定的學(xué)習(xí)節(jié)奏。

-周一、周三下午7-8節(jié)，確保學(xué)生有充足的時(shí)間進(jìn)行課前準(zhǔn)備和課后復(fù)習(xí)。

3.教學(xué)地點(diǎn)：理論課程在多媒體教室進(jìn)行，便于教師利用PPT、視頻等教學(xué)資源進(jìn)行講解；實(shí)踐課程在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，為學(xué)生提供良好的實(shí)踐環(huán)境。

4.考試安排：

-期中考試：安排在第8周，考試形式為閉卷，全面考察學(xué)生對(duì)前半學(xué)期知識(shí)的掌握；

-期末考試：安排在課程結(jié)束后的第17周，考試形式為閉卷，綜合評(píng)估學(xué)生對(duì)整個(gè)課程知識(shí)的掌握。

5.課外輔導(dǎo)：根據(jù)學(xué)