计算机组成原理甲课程标准.docx
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计算机组成原理甲课程标准
西北农林科技大学教务处发布
计算机组成原理（甲）
∙principlesofcomputercomposition
∙
（课程编号：
2092506）
西北农林科技大学课程质量标准
1前言
为了提高教学质量，规课程教学关键质量环节，强化课程过程管理，形成一批以学生为本，以知识重构、能力培养为重点，适应学生个性发展需求的课程，结合学校发展实际，特制北农林科技大学课程质量标准。
课程标准是规定课程性质、课程目标、容框架、实施建议的教学指导性文件，是课程的基本规和要求，是对不同阶段的学生在知识与技能、过程与法等面的基本要求。
课程质量标准，是联系课程计划与课堂教学的中间桥梁，可以确保不同的教师有效、连贯而目标一致地开展教学工作，对教师的教学具有直接的指导作用，对课程质量有重要影响。
课程质量标准要从学生发展的角度出发，全面考虑课程在学生知识、能力与素质养成面的作用，教学过程质量与关键环节的控制，教学式法及技巧运用，情感态度与价值观等面的教育实践作用。
本课程名称：
计算机组成原理（甲）
∙本课程英文名称：
principlesofcomputercomposition
课程编号：
2092506
本课程学时/学分：
72/4.0
本课程先修课程：
电路与模拟电子技术、数字逻辑与数字系统、操作系统
本课程类型及性质：
学科大类基础课、必修
本标准依据GB/T1.1-2009规定的规则编制。
本标准由西北农林科技大学教务处提出并归口。
本标准起草单位：
西北农林科技大学信息工程学院计算机控制系
本标准主要起草人：
田晶
本标准为首次发布。
《计算机组成原理（甲）》课程质量标准
11 围
本标准规定了计算机组成原理课程的教学目标，选用教材及参考资料，总体要求，课程容、课时分配与教学要求，学生学习策略，课程组教师信息和课程考核要求及教学质量评价。
本标准适用于计算机科学与技术专业。
12 规性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T7713.1-2006学位论文编写规则
GB7714-2005文献参考资料著录规则
西北农林科技大学2014版计算机科学与技术专业培养案
西北农林科技大学信息工程学院《计算机组成原理课程教学大纲》
西北农林科技大学本科学籍管理办法（校教发【2013】36号）
西北农林科技大学考试命题实施细则（校教发【2006】80号）
西北农林科技大学本科教材选用管理办法（校教发【2005】175号）
13 课程简介
3.1中文简介
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业、软件工程专业、信息管理与信息系统等专业重要的专业基础课，是研究生入学考试的必考课程。
本课程主要深入部讲述计算机五大部件即运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备的的基本电路组成及其工作原理。
通过讲述计算机指令系统的实现技术、总线概念与技术、中断技术、存储器扩展技术、控制器设计等技术，使学生初步掌握计算机硬件设计法，并通过流水线技术、RISC技术等容的介绍，使学习了解当代计算机系统结构的发展技术，为掌握计算机相关知识和技术，从事计算机应用提供必要的硬件基础知识。
3.2英文简介
principlesofcomputercompositionisanimportantcourseforComputerScienceandTechnology,SoftwareEngineering,andInformationManagementandInformationSystemsmajors,andapostgraduateentranceexamcourse.Thiscourseintroducesin-depthbasiccircuitcomponentsandworkingprincipleoffivepartsofacomputer：
CPU,controller,storage,inputdevices,andoutputequipment.Studentsareabletoacquirecomputerhardwaredesignmethodthroughanexplanationofcomputerinstructionsystemrealizationtechnology,conceptsandtechniques,interruptfieldbustechnology,memoryexpansiontechnology,andcontrollerdesigntechnology.StudentsareabletounderstanddevelopmentofcontemporarycomputersystemstructurewithanintroductiontolinetechnologyandRISCtechnology,providingbasicandnecessaryknowledgeofhardwareformoreknowledgeofcomputer-relatedtechnologyandmoretechniquesincomputerapplication.
14 教学目标
通过本课程的教学应实现以下目标：
——深入了解计算机五大硬件的基本电路组成及其基本工作原理，重点掌握计算机三大基本硬件：
运算器、存储器、控制器的分类、部电路组成及其相互关系，了解计算机中断概念，掌握中断系统的基本组成、中断处理过程。
了解计算机的工作过程，掌握计算机的基本工作原理。
——了解计算机指令系统的概念，掌握指令设计法，掌握指令流水线技术。
——了解接口的组成、功能，了解查询式、中断式、DMA传送式下接口电路的基本组成及外设I/O基本工作原理。
15 总体要求
15.1 知识
——计算机五大硬件“运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备”功能、分类、基本电路组成、设计法及其国外发展情况及发展趋势；
——计算机总线概念，总线控制法。
——计算机指令系统的分析与设计，汇编语言程序设计法；
——计算机中断系统组成、中断处理过程；
——I/O设备的分类、接口电路组成，I/O控制式。
——计算机系统结构的基本组成及其国外发展情况及发展趋势；
15.2 能力
——计算机硬件电路分析和设计能力；
——计算机汇编语言编程能力；
——分析问题、解决问题的能力。
15.3 素质
——能进行计算机硬件分析和设计的素质；
——运用计算机组成概念对计算机工作过程分析的素质。
16 课程容、课时分配与教学要求
16.1 课程容与课时分配
课时应按照表1规定执行。
表1教学课时分配
章
教学容
学时分配
理论
习题
小计
1
第1章计算机组成原理概论
2
2
2
第2章计算机硬件基础
2
2
3
第3章信息编码与数据表示
4
4
4
第4章运算法与运算器
8
2
10
5
第5章存储体系
6
2
8
6
第6章指令系统
6
2
6
7
第7章控制器
6
2
8
8
第8章输入输出系统
6
6
9
第9章总线
4
4
10
第十章流水线与并行处理技术
4
4
合计
48
8
56
16.2 教学要求
教学要求与设计应符合表2的规定。
表2教学基本要求与设计
章节
基本要求
重点
第1章计算机组成原理概论
1.1计算机系统的发展与应用
1.2计算机的分类和性能指标
1.3计算机系统的基本组成
1.计算机系统的发展情况；
2.计算机系统的组成情况；
3.计算机系统层次结构。
1.3计算机系统的基本组成
教学目标
教学法与技巧
1.了解不同类型计算机特点；
2.了解计算机系统的基本组成，从而搭建起本课程体系框架。
采用层层分解，深入细化法教学。
第1章教学从计算机的5大部件组成着手，介绍每个大部件的功能、各部件之间的相互联系，然后在后期教学中对每个大部件再进行层层分解，介绍其组成、功能、相互关系…如此层层分解，将复杂问题变成简单问题加以逐步掌握。
章节
本章基本要求
本章重点
第2章计算机硬件基础
2.1半导体器件的开关特性
2.2基本逻辑运算和基本门电路
2.3组合逻辑电路
2.4时序逻辑电路
2.5计算机芯片制造过程
1.了解半导体器件特性
2.组合逻辑电路在计算机中的应用；
3.时序逻辑电路在计算机中的应用
1.组合逻辑电路；
2.时序逻辑电路。
教学目标
教学法与技巧
1.了解半导体器件、组合逻辑电路、时序逻辑电路在计算机中的应用情况；
2.了解门电路在计算机部器件中电路构成及工作原理。
本章容在前期数电和模电课程中已经学习过，因此本章教学重点介绍这些元器件在计算机中用途及其工作原理，从而为后续课程打下良好的基础。
章节
本章基本要求
本章重点
第3章信息编码与数据表示
3.1数值数据表示
3.2非数值数据表示
3.3校验码
1.了解计算机中各种信息的二进制表示；
2.计算机校验码技术。
1.计算机定点数表示；
2.计算机浮点数表示；
3.校验码。
教学目标
教学法与技巧
1.计算机处理的是二进制数据，通过本章的学习能使学生了解到计算机中各种信息的二进制表示法；
3.计算机中各种二进制信息在计算机各部件传输中会出现错误，因此计算机必须能发现错误并改正错误，因此学习了校验码能使得学生了解到计算机的检错技术和纠错技术。
计算机存储和处理的是二进制数，结合第2章的组合逻辑电路和时序逻辑电路，向学生介绍01代码的电路存储法和运算法，从而使得学生从纯粹的数据转换到电路上，就明白了二进制在计算机中的处理法。
章节
本章基本要求
本章重点
第4章运算法和运算器
4.1定点数的加减乘除运算与实现；
4.2浮点数的加减乘除运算与实现；
1.定点数运算法及实现法；
2.浮点数运算法及实现法。
1.定点数减法、乘法、除法运算法；
2.浮点数的加、减、乘、除运算法。
教学目标
教学法与技巧
计算机运算器的核心部件是加法器，因此计算机所有部件最终都要转化为加法运算去实现。
通过本章的学习，使得学生了解了计算机定点数、浮点数在计算机中用相加运算实现的法。
在理论教学的基础上，结合第2章各种电路，讲授计算机定点数和浮点数的存储法、运算法。
章节
本章基本要求
本章重点
第5章存储体系
5.1存储体系概述
5.2主存储器
5.3主存储器与CPU的连接
5.4高速缓冲存储器
5.5虚拟存储器
1.了解计算机存储体系的组成及特点；
2.了解主存储器的部电路组成、与系统总线的连接及存储器的扩展法；
3.掌握高速缓冲存储器的组成、特点、工作原理；
4.了解虚拟存储器的组成、特点、工作原理。
1主存储器和CPU的连接；
2.高速缓冲存储器。
教学目标
教学法与技巧
1.通过本章的学习，使得学生了解计算机存储器的组成、读写工作原理；
2.掌握在性能价格比下，提高存储器速度的法和增加主存储器容量的技术；
在理论教学的基础上，通过作业、习题课及实验，加深学生对知识的理解。
章节
本章基本要求
本章重点
第6章指令系统
6.1指令格式
6.2寻址式
6.3指令系统
1掌握.指令格式的分析与设计法；
2.了解指令系统的组成、分类及设计法；
3.掌握指令寻址式的使用法；
4.了解指令系统的发展模式及特点。
1.指令寻址式；
2.指令分析与设计；
3.精简指令系统的实现。
教学目标
教学法与技巧
1.能根据需要设计指令格式；
2.能对指令系统进行分析与设计；
3.能对指令系统的发展有进一步的了解。
在理论教学的基础上，通过作业、习题课及实验，加深学生对知识的理解。
章节
本章基本要求
本章重点
第7章控制器
7.1控制器的组成
7.2硬布线控制器
7.3微程序控制器
1.了解控制器的功能及组成，掌握控制器工作原理；
2.掌握硬布线控制器设计法；
3.掌握微程序控制器设计法。
1.控制器工作原理；
2.微程序控制器设计法；
3.机器指令微程序编程。
教学目标
教学法与技巧
1.了解控制器的组成，掌握控制器工作过程及工作原理；
2.掌握控制器设计法，能通过编制微程序设计计算机指令系统。
控制器是本课程的重点也是难点，教学中，在理论教学的基础上，采用实验相结合的法以加深学生对控制器的理解。
安排1次习题课，2次实验。
章节
本章基本要求
本章重点
第8章输入输出系统
8.1概述
8.2输入输出接口
8.3主机与外设交换信息式
8.4中断系统
1.了解接口的功能、组成；
2.了解主机与外设在不同信息交换式下接口电路的组成及输入输出工作原理。
3.掌握中断系统组成、中断处理过程。
4.
1.不同交换式下接口电路的组成及工作原理；
2.中断系统的组成、中断处理过程。
教学目标
教学法与技巧
1.使学生了解不同传送式下外设接口电路的功能、电路组成，输入输出过程软硬件的工作原理，为以后计算机控制应用打下良好的基础。
2.使学生了解计算机中断系统的组成，中断系统要解决的问题以及如解决，中断系统硬件电路的组成，中断式下相关软件组成及程序流程。
本章容是后续“接口技术”课程的基础，讲授的是接口电路的组成和中断处理过程及相关程序流程，而“接口技术”课程是具体的接口电路设计和相关程序的编写，要把这关系向学生讲授清楚，本章容讲授显得空洞，可以通过实际举例，比如打、上课师生互动关系增强学生的理解。
章节
本章基本要求
本章重点
第9章总线
9.1总线的基本概念
9.2总线仲裁控制
9.3总线通讯控制
1.了解总线的概念；
2.了解总线信息传输的规定，掌握总线仲裁控制法；
3.了解总线通讯控制法，传输特点。
1.总线的仲裁控制；
2.总线的通讯控制。
教学目标
教学法与技巧
1.通过教学，使学生了解总线的组成、总线上信息传输的规定；
2.使学生了解总线信息传输过程；
3.了解总线仲裁电路组成，掌握总线仲裁法，掌握总线通讯控制过程。
教学时可按照如下思路进行讲授：
现在计算机是总线结构，总线公公通路把各部件连接起来，分时占用传输各自信息。
多个部件同时要传输各自信息，发生总线争用，这时要-通过仲裁电路裁决总线使用权。
总线传输时如快速实现信息传输，发送和接受放如进行配合。
章节
本章基本要求
本章重点
第10章你流水线与并行处理技术
10.1流水线原理
10.2流水线相关处理
10.3高级流水线技术
10.4并行处理技术
1.了解流水线概念；
2.掌握流水线工作原理；
3.了解流水线过程中出现的问题及解决的法；
4.了解现代计算机并行处理技术。
1.流水线性能计算；
2.流水线相关处理。
教学目标
教学法与技巧
1.通过流水线技术的讲授，使得学生了解现代计算机提高指令执行速度的法；
2.使得学生明白现代计算机提高速度的式是采用多级并行技术。
采用比较分析法，通过介绍工业流水线对照讲授指令流水线工作原理。
注1：
采用PPT教学。
6.3实验教学
6.3.1实验教学必备条件
1.有设定的、充足的实验教学时间；
2.硬件环境要求至少100台教学实验用微型计算机，100套计算机组成原理实验箱；
3.软件环境要求有基本的实验教学软件；
4.有计算机组成原理实验指导书；
5.实验室老师负责实验设备维修及管理，代课老师负责实验全程指导，学生撰写实验报告，代课老师负责实验报告评阅并记录实验成绩。
6.3.2实验课基本教学要求
表4实验课基本教学要求
实验项目
实验容
学时
实验要求
实验目标
实验设备
汇编程序设计
1.顺序、分支程序设计
2
上机编程完成
1.程序结果验证
2.撰写实验报告
人手一台微机
2.循环及子程序设计
2
上机编程完成
1.程序结果验证
2.撰写实验报告
人手一台微机
接口实验
3.运算器实验
4
1.完成脱机运算器实验
2.完成联机运算器实验
1.程序结果验证
2.撰写实验报告
人手一台微机
4.存储器实验
2
1.实验箱电路设计
2.程序测试
1.程序结果验证
2.撰写实验报告
人手一台微机
5.控制器口实验
6
1.实验箱电路设计
2.微机完成编程
1.程序结果验证
2.撰写实验报告
人手一台微机
17 学生学习策略
《计算机组成原理》属于硬件课程，涉及到数字电路、模拟电路等面知识，具有抽象、难学等特点的一门课程，因此，要完成好这门课的学习，需抓好如下三面：
（1）本课程容很多，容易搞不清头绪，学习时要注意搭好课程体系框架，从计算机五大部件入手，采用“层层分解，深入细化”，式学习法。
即从计算机五大部件作为五大模块入手，了解每个部件的功能、相互配合关系，在后面章节中再把每个部件分解成若干分模块，如此层层分解，直至便于理解为止，从而把复杂问题分解成若干简单问题加以解决。
（2）课堂认真听讲、下课看书钻研、做作业发现问题。
（3）加强实验教学。
本课程讲授的抽象的计算机组成，是把计算机采用的主要技术都放在一起，没有针对一台具体的计算机讲授其组成、工作原理，所以学习起来比较抽象、杂乱，难理解，而实验课针对一台具体的实验计算机，剖析其硬件电路组成、软件组成，基本工作原理，从而是从抽象到具体，通过实验，可以了解一台具体计算机的基本组成，掌握其工作原理，从而能加深对课堂理论知识的理解。
教材是学生了解该课程容“窗口”，老师授课是引导学生学习该课程的关键，做好课堂笔记是学习的基础。
在阅读本标准给出的参考书目和其他教学资源的基础上，制定学习计划，拓展知识视野，还可采取以下几种学习策略：
——可通过电视、网络、杂志、书籍等媒体，及时，了解学科进展和动态。
——可采取“问题学习法”，学生在上课前通过预习去寻找问题，以便在听课时在老师讲解该问题时集中注意力听讲，带着问题去听课。
同时，下课看书时先看一下课文后的习题，一边看书一边思考，在看书中寻找答案；这样带着问题去上课或看书，有利于集中注意力，目的明确，提高学习效率。
——可采取“归纳学习法”，通过归纳思维，形成对知识的概念、特点、原理的识记、理解与运用。
以归纳为基础，搜索相同、相近、相反的知识，把它们放在一起进行识记与理解。
18 课程考核要求
考核既是为了检验学生对课程的学习掌握情况，帮助教师不断总结教学经验，改进教学法与技巧；同时也是为了对学生的学习做出客观、公正、科学的评价，并引导学生明确学习向，逐步适应学科课程的特点，最终起到夯实基础、强化能力的作用。
考核容应做到知识与能力并重，微观与宏观结合。
18.1 考核式
应根据课程容和特点，采取闭卷考试以及过程考核（出勤、作业和实验报告）两个部分。
考试（闭卷）
理论考试分数占该门课程的最终成绩的70%。
过程考核占30%，考试试题类型及权重要求应符合见表4的规定。
表4试题类型及权重
试题类型
所占百分比
考核目的
选择题（单项选择）
20
重要知识点的理解与掌握情况
填空题
25
重要概念的理解与掌握情况
简答题
15
主要考核相似知识点的差异与掌握情况
分析题
20
关键知识点的运用与掌握情况
设计题
20
考察电路设计能力和I/O程序编制能力
注1：
当年课程考试题与上一年度的考试题重复率应小于30%；
注2：
试卷格式应符合西北农林科技大学本科生试卷的规定要求。
过程考核
过程考核分数占该门课程的最终成绩的30%。
过程考核式及权重要求应符合见表5的规定。
表5过程考核式及权重
过程考核类型
所占百分比
考核目的
出勤
扣分制
迟到一次过程成绩扣5分，旷课一次扣10分
作业
50
对知识掌握程度与发现存在问题
实验
50
对实验能力的考察和对实验的总结
注1：
课程组可根据课程容和特点采用更加灵活的多种过程考核式，但应有评价标准及记录。
18.2 课程考核成绩组成
课程总评成绩=期末考试成绩×70%+过程考核成绩×30%－考勤
19 教学质量分析和改进
课程组或教研室根据课程特点，采用问卷调查、课堂提问、课程随堂访谈、实验操作、考试以及专题座谈会等式评价学生学习效果及满意度，并对结果进行质量分析，明确该课程是否达到人才培养目标。
针对课程讲授中存在的问题与不足，课程组或教研室不断修改与完善，确保课程质量标准的持续改进和有效性。
教材选用及参考资料和课程组信息分别见附录A和附录B。
附录A
（资料性附录）
教材选用及参考资料
A1本课程选用教材及参考资料
选用教材：
包健建文等编著《计算机组成原理与系统结构》高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施案规划教材，高等教育，2009
A2参考书目及教学资源
（1）唐朔飞主编规划教材《计算机组成原理》，中国农业，2011
（2）诚主编《计算机组成原理》，高等教育，2011
（3）白中英主编《计算机组成原理》，科学，2007
本课程网址：
西北农林科技大学教学资源网《计算机组成原理》网络课程
其他教学资源（仅供参考）：
类别
网址
慕课教学网址
.hep.edx.
精品课程资源网
g/
.widedu..
国公开课教学网址
爱课程网：
.icourses./home/
大学MOOCs课程：
mooc.pku.edu.
新浪公开课：
open.sina../
网易公开课：
open.163./
西北农林科技大学尔雅通识课程网址：
nwsuaf.tsk.erya100./studentLogin
西北农林科技大学网络教学综合平台eol.nwsuaf.edu./eol/homepage/common/
附录B
（资料性附录）
课程组教师信息
B1课程组教师信息
田晶
性别
男
学位
本科
职称
讲师
办公
87092338
E-mail
20688363qq.
办公地址
信息学院控制系
手机
主讲其它课程情况（如果没有，请填写“无”）
计算机组成原理（甲）
个人简介：
田晶教龄15年，参编教材《微机原理与应用》（第一版）由交大出版发行，2000
黄文
性别
男
学位
博士
职称
副教授
办公
87092338
E-mail
办公地址
信息学院控制系
手机
主讲其他课程
计算机组成原理（乙）
个人简介：
黄铝文教龄10年，发表教学改革论文3篇，参加编出版教材1本。
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