课程简介 Course Introduction

“计算机组成原理”是计算机科学与技术、网络工程、软件工程等专业的核心课程。通过本课程的学习,学生可以掌握计算机组成及其各部件的基本概念、基本原理以及基本设计方法,了解计算机内部运行机制,理解计算机各部件性能以及性能提高方法。

“Principle of Computer Organization”is a core course of subjects of computer science and technology, network engineering and software engineering. The goal of the course is to teach students to master basic concepts, principles and design methods of computer systems, to understand internal operation mechanism of computer, to understand performance of every parts in computers and methods to improve performance.

教学大纲 Teaching Syllabus

一、课程目的

本课程主要讲授计算机的组成原理和内部运行机制,包括运算器、控制器、存储器、指令系统、总线、外部设备、输入/输出等部件或子系统,讲授其功能、组成、设计、实现及使用。

本课程以阐述计算机各部件工作原理和组成结构为主,同时讲述各部件间相互连接的方法,使学生掌握计算机硬件系统的组成、运行原理和设计方法。

通过本课程的学习,使学生了解计算机一般组成原理与内部运行机理,为学习本专业后继课程打好基础。

本课程实践性较强,为加强学生对教学内容的理解和掌握,培养动手能力,需同时开设《计算机组成原理实验》课程,与本课程配合。

二、课程教学内容

第一章计算机系统概论

计算机的分类和应用、计算机的硬件、计算机的软件、计算机系统的层次结构。

本章知识点为:存储程序的概念、硬件的组成、计算机系统的层次结构。

第二章运算方法和运算器

数据与文字的表示方法、定点加法、减法运算、定点乘法运算、定点除法运算、定点运算器的组成、浮点运算方法和浮点运算器。

本章知识点为:定点运算方法、定点运算器的组成、浮点运算方法和浮点运算器的组成。

第三章存储系统

存储器概述、随机读写存储器、只读存储器和闪速存储器、高速存储器、cache存储器、虚拟存储器、存储器保护。

本章知识点为:存储体系的基本原理、主存储器容量扩充的方法。

第四章指令系统

指令系统的发展与性能要求、指令格式、指令和数据的寻址方式、堆栈寻址方式、典型指令。

本章知识点为:指令的一般格式、寻址方式。

第五章中央处理器

CPU的功能和组成、指令周期、时序产生器和控制方式、微程序控制器、微程序设计技术、硬布线控制器、传统CPU、流水CPURISC CPU、多媒体CPU。频CPU的功能和组成、指令周期、时序产生器和控制方式、微程序控制器、微程序设计技术、硬布线控制器、传统CPU、流水CPURISC CPU、多媒体CPU

本章知识点为:CPU的功能和基本组成,指令周期的概念,时序产生器的组成,微程序控制器及其设计技术,硬布线控制器的结构。

第六章总线系统

总线的概念和结构形态、总线接口、总线的仲裁、定时和数据传送模式、 PCI总线、ISA总线和Futurebus+总线。

本章知识点为:总线接口、总线的仲裁、定时和数据传送模式。

第七章外围设备

外围设备概述、显示设备、输入设备和打印设备、硬磁盘存储设备、软磁盘存储设备、磁带存储设备、光盘存储设备。

本章知识点为:显示设备、硬磁盘存储设备、软磁盘存储设备的基本原理。

第八章输入/输出系统

外围设备的定时方式与信息交换方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式、通用I/O标准接口。

本章知识点为:程序中断方式、DMA方式的基本工作原理。

三、课程教学的基本要求

本课程是计算机专业的专业基础课程,理论性较强,是本专业的理论基础课程。在教学方法上,采用课前预习,课堂讲授,课后自学,课堂讨论等教学形式。

()课前预习

本课程是学生较早进入的专业课程,为使学生尽快适应专业课程的特点和学习方法,应指导学生做好充分的预习,避免学生面对大量的课程内容和对基础知识的应用无法适应。

()课堂讲授

本课程属专业基础理论课程,在教学中要求同学重点掌握基本概念、基本方法和基本规律,要着重培养学生理解理论的能力,在课程内容方面既要保持理论的系统性,又要注意联系实际,并且重视技术科学的一般方法学的培养。

(三)课后自学

为了培养学生整理归纳,综合分析和处理问题的能力,每章都安排一部分内容,课上教师只给出自学提纲,不作详细讲解,课后学生自学。

(四)课堂讨论

课堂讨论的目的是活跃学习气氛,开拓思路。教师应认真组织,安排重点发言,充分调动每一名同学的学习积极性,做好总结。

(五)习题课

习题课以典型例题分析为主,并适当安排开阔思路及综合性的练习及讨论。

(六)课外作业

课外作业的内容选择基于对基本理论的理解和巩固,培养综合计算和分析、判断能力。

(七)平时测验

为及时了解教学情况,教师可适当安排平时课堂测验,每次测验不超过30分钟。

(八)考试

考试采用闭卷方式,考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容,考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要概念的记忆、掌握程度,对有关理论的理解、掌握及综合运用能力。试题包括基本概念,基本理论,分析计算,题型可采用填空,判断,计算,画图,简答,分析等方式。

总评成绩:一般情况下,课外作业、平时测验占20%,期末闭卷考试占80%;特殊情况下,课外作业、平时测验可提高到30%

四、本课程与其它课程的联系与分工

先修课程:电路与电子技术、数字逻辑

后续课程:计算机系统结构、接口与通讯、单片机原理、嵌入式系统

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