计算机组成原理教案模板.docx

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计算机组成原理教案模板

XXX学校

教案

X~X学年第学期

课程名称计算机组成原理

课程性质专业必修课

授课对象X

授课教师XXXX

职称XX

使用教材《计算机组成原理》（第2版）高等教育出版社唐朔飞编著

授课时数XX

X年X月X日

教案1

第1次课2学时

课目、课题

第一章计算机系统概论

教学目的

和要求

教学目的：

使学生对计算机的基本组成有个大概的认知，为以后各个部分具体的知识讲解奠定基础。

教学要求：

要求学生掌握计算机软硬件的概念，计算机系统的层次结构，了解计算机组成和计算机体系结构，掌握冯.诺依曼计算机的特点，熟悉计算机的硬件框图，了解计算机的工作步骤。

掌握计算机硬件主要技术指标的原理及运算方法。

重点

难点

重点：

计算机软硬件的概念

计算机系统的层次结构

冯.诺依曼计算机的特点

计算机硬件的主要技术指标

难点：

计算机系统的层次结构

计算机硬件主要技术指标的运算方法

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

计算机软硬件的概念

多媒体

讲授法

5min

计算机系统的层次结构

多媒体

讲授法

举例法

15min

计算机组成和体系结构

多媒体

讲授法

举例法

10min

冯.诺依曼计算机特点

多媒体

讲授法

举例法

15min

计算机的硬件框图

多媒体

讲授法

举例法

5min

计算机解决问题上机前的准确

多媒体

讲授法

举例法

5min

计算机解决问题上机运行

多媒体

讲授法

25min

计算机的硬件指标

多媒体

讲授法

15min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

，，，，，

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

PPT+

讲解+

实例

计算机系统简介

1、计算机的软硬件概念

计算机系统由软件和硬件两大部分组成。

硬件指计算机的实体部分。

软件是具有各类特殊功能的程序。

软件分为系统软件和应用软件。

系统软件的作用是管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，高效运行。

应用软件是用户根据需要所编写的程序。

2.计算机系统的层次结构

微程序机器M0（微指令系统）

传统机器M1（机器语言机器）

操作系统M2

虚拟机器M3（汇编语言机器）

虚拟机器M4（高级语言机器）

3.计算机组成和计算机体系结构的区别

结构是程序员所能看到的计算机系统的属性，如指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O处理。

组成是如何实现这些属性。

计算机的基本组成

1.冯.诺依曼计算机的特点

2.计算机的硬件框图

3.计算机的工作步骤

上机前准备

建立模型

确定计算方法

编写程序

上机运行

计算机硬件指标

机器字长

CPU一次能处理的信息的位数，通常与CPU内寄存器的位数有关。

各种语言的例子

存储容量

主存容量=存储字长*存储单元个数

赋存容量

运算速度

本书结构

本书分四篇：

第一篇：

计算机系统概论

第二篇：

计算机的组成，包括CPU，存储器，I/O以及连接它们的系统总线。

第三篇：

CPU

第四篇：

控制单元

自顶向下，由表及里的层次结构，向读者战士计算机的组成及其工作原理。

课后自我总结分析

实例程序的讲解应该着重原理，先把原理讲清楚，例子的讲解会容易一些，学生理解起来也轻松一些。

教案2

第2次课2学时

课目、课题

计算机的基本组成

教学目的

和要求

教学目的：

使学生对计算机的基本组成有个大概的认知，为以后各个部分具体的知识讲解奠定基础。

教学要求：

掌握冯.诺依曼计算机的特点，熟悉计算机的硬件框图，了解计算机的工作步骤。

掌握计算机硬件主要技术指标的原理及运算方法。

重点

难点

重点：

冯.诺依曼计算机的特点

计算机硬件的主要技术指标

难点：

计算机硬件主要技术指标的运算方法

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

冯诺依曼计算机的特点

多媒体

讲授法

15min

计算机的硬件框图

多媒体

讲授法

举例法

10min

机器字长

多媒体

讲授法

举例法

15min

存储容量

多媒体

讲授法

举例法

5min

运算速度

多媒体

讲授法

举例法

5min

计算机产生和发展

多媒体

讲授法

25min

计算机的硬件指标

多媒体

讲授法

15min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

，，，，，

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

冯诺依曼体系结构是重点，要学生要反复记忆。

课后自我总结分析

实例程序的讲解应该着重原理，先把原理讲清楚，例子的讲解会容易一些，学生理解起来也轻松一些。

教案3

第3次课2学时

课目、课题

第三章系统总线

教学目的

和要求

教学目的：

要求学生能对系统总线在计算机硬件结构中的地位和作用有所了解

教学要求：

要求学生掌握总线概念，总线作用，总线连接部件的方式（两种）；掌握总线的分类：

片内总线，系统总线，通信总线。

掌握总线的特性，性能指标，总线标准的概念，了解各个标准总线。

重点

难点

重点：

总线的作用，概念，连接各部件的方式

总线的分类：

片内总线，系统总线，通信总线

总线的特性及性能指标

难点：

总线中的系统总线

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

总线的作用及概念

多媒体

讲授法

10min

各部件之间的互联方式

多媒体

讲授法

举例法

25min

总线的分类：

片内总线

多媒体

讲授法

举例法

5min

总线的分类：

系统总线

多媒体

讲授法

举例法

15min

总线的分类：

通信总线

多媒体

讲授法

举例法

5min

总线的功能

多媒体

讲授法

举例法

20min

总线的性能指标

多媒体

讲授法

举例法

10min

总线标准

多媒体

讲授法

举例法

5min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

,,,,

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

上来直接分析这三种组合逻辑的电路图，让学生有些疑惑，下次应先介绍背景，再分析电路图，再写真值表。

教案4

第4次课2学时

课目、课题

计算机的应用

教学目的

和要求

教学目的：

了解计算机的应用

教学要求：

要求学生掌握应用的方式和方法

重点

难点

重点：

计算机的应用和方法

难点：

计算机的应用方式

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

科学计算和数据处理

多媒体

讲授法

10min

工业控制和实时控制

多媒体

讲授法

举例法

25min

网络技术的应用

多媒体

讲授法

举例法

5min

虚拟现实

多媒体

讲授法

举例法

15min

办公自动化和管理信息系统

多媒体

讲授法

举例法

5min

CAD/CAM/CIMS

多媒体

讲授法

举例法

20min

多媒体技术

多媒体

讲授法

举例法

10min

人工智能

多媒体

讲授法

举例法

5min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

,,,,

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

上来直接分析这三种组合逻辑的电路图，让学生有些疑惑，下次应先介绍背景，再分析电路图，再写真值表。

教案5

第5次课2学时

课目、课题

第三章总线的基本分类和性能结构

教学目的

和要求

讲授计算机总线的概念和分类、总显得特性及性能指标总线结构、总线的控制。

。

重点

难点

重点：

总线的分类

难点：

总线的结构。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

内片总线

多媒体

讲授法

5min

系统总线

多媒体

讲授法

举例法

5min

通信总线

多媒体

讲授法

举例法

20min

总线特性

多媒体

讲授法

举例法

5min

总线的性能指标

多媒体

讲授法

举例法

5min

总线的标准

多媒体

讲授法

举例法

20min

单总线标准

多媒体

讲授法

举例法

5min

多总线结构

多媒体

讲授法

5min

总线结构举例

多媒体

讲授法

25min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

总线的非常重要，要多举实例有利于学生记忆。

教案6

第6次课2学时

课目、课题

存储器的概念

教学目的

和要求

讲授计算机中分类和存储器的层次结构、主存储器的概述，随机存储器和只读存储器，。

高速缓冲存储器，概念及cache主存地址映射，辅助存储器。

。

重点

难点

重点：

存储器的分类

难点：

主存储器和高速缓冲存储器

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

存储器分类

多媒体

讲授法

5min

存储器的层次结构

多媒体

讲授法

举例法

5min

半导体存储器芯片

多媒体

讲授法

举例法

20min

随机存储器

多媒体

讲授法

举例法

5min

只读存储器

多媒体

讲授法

举例法

5min

存储器与CPU连接

多媒体

讲授法

举例法

20min

存储器的校验

多媒体

讲授法

举例法

5min

Cache主存地址映射

多媒体

讲授法

5min

替换策略

多媒体

讲授法

25min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

存储器的内容比较抽象，为此要多带领学生预习复习有利于记忆。

教案7

第6次课2学时

课目、课题

第五章输入输出系统

教学目的

和要求

讲授计算机中输入输出系统的发展和组成，I/O设备与主机信息传送的控制方式其他I/O设备

重点

难点

重点：

I/O设备。

难点：

I/O接口。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

输入输出系统的发展

多媒体

讲授法

5min

输入输出系统的组成

多媒体

讲授法

举例法

5min

输入设备

多媒体

讲授法

举例法

20min

输出系统

多媒体

讲授法

举例法

5min

接口的功能和组成

多媒体

讲授法

举例法

5min

接口类型

多媒体

讲授法

举例法

20min

程序查询流程

多媒体

讲授法

举例法

5min

程序查询方式的接口电路

多媒体

讲授法

5min

中断概念

多媒体

讲授法

25min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

输入输出系统的作用很大，在讲课时要多给予学生讲解实例和项目，让学生有目的学。

教案8

第8次课2学时

课目、课题

I/O接口

教学目的

和要求

讲授计算机I/O接口：

接口的功能和组成、接口类型，程序的查询方式的接口电路，程序的中断方式和DMA方式。

。

重点

难点

重点：

接口的功能和组成。

难点：

DMA方式

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

复习上节课内容

多媒体

讲授法

5min

接口的功能和组成

多媒体

讲授法

举例法

5min

接口类型

多媒体

讲授法

举例法

20min

程序的查询流程

多媒体

讲授法

举例法

5min

程序查询方式的接口电路

多媒体

讲授法

举例法

5min

中断的概念

多媒体

讲授法

举例法

20min

I/O中断的产生

多媒体

讲授法

举例法

5min

程序中断方式接口

多媒体

讲授法

5min

DMA的过程和类型

多媒体

讲授法

25min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

只分析了R-S锁存器和门控D锁存器的电路图，没有介绍它们的区别，下次课复习的时候加上。

教案9

第9次课2学时

课目、课题

第六章计算机的运算方法

教学目的

和要求

无符号数和有符号数、数的定点表示和浮点表示、定点运算方法、浮点四则运算、算数逻辑单元。

重点

难点

重点：

计算机的运算方法。

难点：

指令系统。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

无符号数和有符号数

多媒体

讲授法

5min

数的定点表示和浮点表示

多媒体

讲授法

举例法

15min

定点数和浮点数的比较

多媒体

讲授法

举例法

10min

定点运算

多媒体

讲授法

举例法

5min

移位运算

多媒体

讲授法

举例法

15min

加法与减法运算

多媒体

讲授法

举例法

10min

浮点运算

多媒体

讲授法

举例法

5min

浮点加减运算

多媒体

讲授法

5min

算数逻辑单元

多媒体

讲授法

25min

小结

多媒体

讲授法

5min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

基本讲述清楚，计算机的运算是重点，多带领学生计算，课后留作业。

教案10

第10次课2学时

课目、课题

第七章指令系统

教学目的

和要求

讲授机器指令、操作数类型和操作类型、寻址方式：

指令寻址和数据寻址、指令格式举例、RISC技术

重点

难点

重点：

机器指令。

难点：

寻址方式。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

复习上节课内容

多媒体

讲授法

5min

指令的一般格式

多媒体

讲授法

举例法

15min

操作数类型和操作类型

多媒体

讲授法

举例法

10min

寻址方式

多媒体

讲授法

举例法

25min

数据在存储器中的存放方式

多媒体

讲授法

举例法

20min

指令格式举例

多媒体

讲授法

举例法

15min

RISC计算

多媒体

讲授法

举例法

10min

小结

多媒体

讲授法

10min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

该部分讲述比较清楚，下次让学生自己介绍指令，增强他们的理解。

教案11

第11次课2学时

课目、课题

第八章CPU的结构和功能

教学目的

和要求

讲授CPU的结构的功能、结构框图和寄存器、控制单元和中断系统。

重点

难点

重点：

CPU的结构和功能。

难点：

控制单元和中断系统。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

复习上节课内容

多媒体

讲授法

5min

CPU的功能

多媒体

讲授法

举例法

15min

CPU的结构框图

多媒体

讲授法

举例法

10min

CPU的寄存器

多媒体

讲授法

举例法

25min

指令周期的概念

多媒体

讲授法

举例法

20min

指令流水原理

多媒体

讲授法

举例法

15min

流水线性能

多媒体

讲授法

举例法

10min

小结

多媒体

讲授法

10min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

CPU的功能和结构不好理解，所以要对学生耐心讲解，并且多带领学生练习。

教案12

第12次课2学时

课目、课题

指令周期

教学目的

和要求

通过本节课的学习，学生需要掌握指令周期：

指令周期的基本概念、指令周期的数据流、指令流水的原理和影响流水性能的因素

重点

难点

重点：

指令周期。

难点：

指令集的数据类型和寻址模式。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

指令周期的基本概念

多媒体

讲授法

15min

指令流水原理

多媒体

讲授法

举例法

5min

影响流水性能的因素

多媒体

讲授法

举例法

20min

流水线中的多发技术

多媒体

讲授法

举例法

15min

流水线性能

多媒体

讲授法

举例法

20min

流水线的结构

多媒体

讲授法

举例法

25min

小结

多媒体

讲授法

10min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

指令集的数据类型都是补码，下次将为什么是补码详细介绍一下，并再复习一下补码的表示方法。

教案13

第13次课2学时

课目、课题

中断系统

教学目的

和要求

通过本节课的学习，使学生们掌握中断系统的概念中断响应和中断服务程序入口地址的寻址

重点

难点

重点：

中断请求标记和中断判优逻辑。

难点：

中断响应

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

复习上节课内容

多媒体

讲授法

5min

中断的概念

多媒体

讲授法

举例法

15min

中断服务程序入口地址的寻址

多媒体

讲授法

举例法

10min

中断请求标记和中断判优逻辑

多媒体

讲授法

举例法

15min

中断响应

多媒体

讲授法

举例法

20min

保护现场和恢复现场

多媒体

讲授法

举例法

10min

中断屏蔽技术现场

多媒体

讲授法

举例法

20min

小结

多媒体

讲授法

举例法

10min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

讲述清楚，下次引领学生分析指令的结构。

教案14

第14次课2学时

课目、课题

第九章控制单元的功能

教学目的

和要求

通过本节课的学习，使学生们掌握微操作命令的分析：

取指周期、间址周期、执行周期、中断周期，控制单元的功能。

。

重点

难点

重点：

条微操作命令的分析

难点：

控制单元的功能。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

复习上节课内容

多媒体

讲授法

5min

取指令周期

多媒体

讲授法

举例法

15min

执行周期

多媒体

讲授法

举例法

10min

中断周期

多媒体

讲授法

举例法

25min

控制单元的外特性）

多媒体

讲授法

举例法

20min

控制信号的举例

多媒体

讲授法

举例法

15min

控制方式

多媒体

讲授法

举例法

10min

小结

多媒体

讲授法

10min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

控制单元的作用和功能晦涩难懂，因此要就要教师仔细讲解。

教案15

第15次课2学时

课目、课题

第十章控制单元的设计

教学目的

和要求

通过本节课组合逻辑的设计、组合逻辑单元框图、组合逻辑设计步骤、微操作的节拍安排。

。

重点

难点

重点：

组合逻辑的设计。

难点：

微程序的设计。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

复习上节课内容

多媒体

讲授法

5min

组合逻辑控制单元框图

多媒体

讲授法

举例法

15min

微操作的节拍安排

多媒体

讲授法

举例法

15min

组合逻辑设计步骤

多媒体

讲授法

举例法

20min

字符数统计的指令分析

多媒体

讲授法

举例法

20min

小结

多媒体

讲授法

10min

作业布置

主要

参考资料

《计算机系统概论》，YaleN.Patt,SanjayJ.Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社

课后自我总结分析

实例程序的讲解应该着重原理，先把原理讲清楚，例子的讲解会容易一些，学生理解起来也轻松一些。

教案16

第16次课2学时

课目、课题

微程序设计

教学目的

和要求

通过本节课的学习，了解程序设计：

微程序设计思想的产生、微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微程序的设计举例。

重点

难点

重点：

数据通路的基本部件。

难点：

指令周期内个部件的工作流程。

教学进程

教学内容

辅助手段

教学方法

时间分配

复习上节课内容

多媒体

讲授法

5min

微指令的编码方式

多媒体

讲授法

举例法

15min

微指令序列地址的形式

多媒体

讲授法

举例法

15min

微指令格式

多媒体

讲授法

举例法

10min

微程序设计思想

多媒体

讲授法

举例法

15min

微程序控制单元框图及工作原理

多媒体

讲授法

举例法

10min

微程序设计举例

多媒体

讲授法

举例法

20min

小结

多媒体

讲授法

10min

作业布置

主要