计算机组成原理全套教案.docx
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计算机组成原理
第1章概论
一、 教学目标
掌握：
存储程序的概念、计算机系统的组成、计算机的工作过程、计算机的主要性能指标。
了解：
电子计算机的发展筒史、存储程序的概念、计算机系统的组成、计算机的工作过程、计算机的主要性能指标。
二、 课时分配
本章安排6课时。
其中，理论讲授6课时。
三、 教学重点难点
教学重点：
存储程序的概念、计算机系统的组成、计算机的工作过程、计算机的主要性能指标。
教学难点：
存储程序的概念、计算机系统的组成、计算机的工作过程、计算机的主要性能指标。
四、教学大纲
1.1电子计算机与存储程序控制
1.L1电子计算机的发展
1. L2存储程序概念
1. 2计算机的硬件组成
1. 2.1计算机的主要部件
1. 2.2计算机的总线结构
1.2.3大、中型计算机的典型结构
1.3计算机系统的组成
1. 3.1计算机硬件与软件的逻辑等价性
1.3.2计算机系统的多层次结构
1.4计算机的工作过程和主要性能指标
1.4.1计算机的工作过程
1.4.2计算机的主要性能指标
五、主要概念
1. 存储程序
2. 计算机系统
3. 硬件
4. 软件
5. 性能指标
第2章数据的机器层次表示
一、 教学目标
掌握：
计算机中数据的表示，几种数据检验码。
二、 课时分配
本章安排6课时。
其中，理论讲授6课时。
三、 教学重点难点
教学重点：
计算机中数据的表示，几种数据检验码。
教学难点：
计算机中数据的表示，几种数据检验码。
四、 教学大纲
2. 1数值数据的表示
2. 1.1计算机中的数值数据
2. 1.2无符号数和带符号数
2. 1.3原码表示法
2. 1.4补码表示法
2. 1.5反码表示法
2.1.6三种机器数的比较与转换
2.2机器数的定点表示与浮点表示
2.2.1定点表示法
2.2.2浮点表示法
2.2.3浮点数阶码的移码表示法
2.2.4定点、浮点表示法与定点、浮点计算机
2.2.5浮点数尾数的基数
2.3非数值数据表示
2.3.1字符和字符串表示
2.3.3汉字的表示
2.3.3统一代码
2.4十进制数和数串的表示
2.4.1十进制数的编码
2.4.2十进制数串
2.5现代微型计算机系统中的数据表示举例
2.6数据校验码
2.6.1奇偶校验码
2.6.2海明校验码
2.6.3循环冗余校验码
六、主要概念
1. 原码
2. 反码
3. 补码
4. 奇偶校验码
5. 海明校验码
6.循环冗余校验码
第3章指令系统
一、 教学目标
掌握：
指令的格式，寻址技术，堆栈操作，指令的类型。
二、 课时分配
本章安排8课时。
其中，理论讲授6课时，上机实验2课时。
三、 教学重点难点
教学重点：
指令的格式，寻址技术，堆栈操作，指令的类型。
教学难点：
指令的格式，寻址技术，堆栈操作，指令的类型。
四、 教学大纲
3. 1指令格式
3.1.1机器指令的基本格式
3.1.2地址码结构
3.1.3指令的操作码
3.2寻址技术
3.2.1编址方式
3.2.2指令寻址和数据寻址
3.2.3基本的数据寻址方式
3.2.4变型或组合寻址方式
3.3堆栈与堆栈操作
3.3.1堆栈结构
3.3.2堆栈操作
3.4指令类型
3.4.1数据传送类指令
3.4.2运算类指令
3.4.3程序控制类指令
3.4.4输入输出类指令
七、主要概念
1. 机器指令
2. 指令寻址
3. 数据寻址
4. 堆栈
六、实验/上机实训
1.指令格式的运用
第4章数值的机器运算
一、 教学目标
掌握：
基本算数的运算。
二、 课时分配
本章安排8课时。
其中，理论讲授6课时，上机实验2课时。
三、 教学重点难点
教学重点：
基本算数的运算。
教学难点：
基本算数的运算。
四、 教学大纲
4. 1基本算数运算的实现
4.1.1加法器
4.1.2进位的产生和传递
4.1.3并行加法器的快速进位
4. 2定点加减运算
4.2.1原码加减运算
4.2.2补码加减运算
4.2.3补码的溢出判断与检测方法
4.2.4补码定点加减运算的实现
4. 3 带符号数的移位和舍入操作
4.3.1 带符号数的移位操作
4.3.2带符号数的舍入操作
4.4定点乘法运算
4.4.1原码一位乘法
4.4.2补码一位乘法
4.4.3补码两位乘法
4.4.4陈列乘法器
4. 5定点除法运算
4. 5.1原码除法运算
4. 5.2补码除数运算
4. 5.3阵列除法器
4. 6规格化浮点运算
4. 6.1浮点加减运算
4. 6.2浮点乘除运算
4. 6.3浮点运算器的实现
4.7十进制整数的加法运算
4. 7.1一位十进制加法运算
4. 7.2 十进制加法器
4. 7.3多位十进制加法
4.8逻辑运算与实现
4.9运算器的基本组成
八、主要概念
1.加法器
六、实验/上机实训
1.熟悉加法器的运用
第5章存储系统和结构
一、 教学目标
掌握：
各种存储器的结构和相关的技术。
了解：
存储器的分类，存储器的层次结构
二、 课时分配
本章安排8课时。
其中，理论讲授6课时，上机实验2课时。
三、 教学重点难点
教学重点：
各种存储器的结构和相关的技术。
教学难点：
各种存储器的结构和相关的技术。
四、 教学大纲
5.1存储系统的组成
5. 1.1存储器分类
5. 1.2存储系统层次结构
5.2主存储器的组织
5.2.1主存储器的基本结构
5. 2.2主存储器的存储单元
5. 2.3主存储器的主要技术指标
5. 2.4数据在主存中的存放
5. 3半导体随机存储器和只读存储器
5. 3.1RAM记忆单元电路
5. 3.2动态RAM的刷新
5. 3.3RAM芯片分析
5. 3.4半导体只读存储器
5. 3.5半导体存储器的封装
5.4主存储器的链接与控制
5. 4.1主存容量的扩展
5. 4.2存储芯片的地址分配和片选
5. 4.3主存储器和CPU的连接
5. 4.4主存的校验
5. 4.5PC系列微型计算机的存储器接口
5. 5提高主存读写速度的技术
5.5.1主存与CPU速度匹配
5. 5.2FPMDRAM
5. 5.3EDODRAM
5.5.4SDRAM
5. 5.5DDRSDRAM
5. 5.6DDR2SDRAM和DDR3SDRAM
5.5.7RambusDRAM
5.5.8双通道内存技术
5. 6多体交叉存储技术
5. 6.1并行访问存储器
5. 6.2交叉访问存储器
5.7高速缓冲存储器
5. 7.1高速缓存工作原理
5. 7.2Cache的读写操作
5. 7.3地址映象
5. 7.4替换算法
5. 7.5更新策略
5. 7.6PC机中Cache技术的实现
5. 8虚拟存储器
5.8.1虚拟存储器的基本概念
5.8.2页式虚拟存储器
5.8.3段式虚拟存储器
5.8.4段页式虚拟存储器
5.8.5快表与慢表
九、主要概念
1. 存储器
2. 虚拟存储器
3. 页式虚拟存储器
4. 段页式虚拟存储器
5. 快表
6. 慢表
六、实验/上机实训
1.存储器的系统和结构
第6章中央处理器
一、教学目标
掌握：
控制器的实现方法，时序系统的控制方式，微程序控制原理，流水线技术，超标量和超流水线技术，超线程技术，双核与多核技术。
了解：
中央处理器的功能和组成，控制器的组成
二、课时分配
本章安排8课时。
其中，理论讲授6课时，上机实验2课时。
三、 教学重点难点
教学重点：
控制器的实现方法，时序系统的控制方式，微程序控制原理，流水线技术,超标量和超流水线技术，超线程技术，双核与多核技术。
教学难点：
控制器的实现方法，时序系统的控制方式，微程序控制原理，流水线技术,
超标量和超流水线技术，超线程技术，双核与多核技术。
四、 教学大纲
6. 1中央处理器的功能和组成
6. 1.1CPU的功能
6. 1.2CPU的组成
6. 2控制器的组成和实现方法
6. 2.1控制器的基本组成
6. 2.2控制器的硬件实现方法
6. 3时序系统与控制方式
6. 3.1时序系统
6. 3.2控制方式
6. 3.3指令运行的基本过程
6. 3.4指令的微操作序列
6.4微程序控制原理
6. 4.1微程序控制的基本概念
6. 4.2微指令编码法
6. 4.3微程序控制器的组成和工作过程
6. 4.4微程序入口地址的形成
6. 4.5后继微地址的形成
6. 4.6微程序设计
6. 5控制单元的设计
6. 5.1简单的CPU模型
6. 5.2组合逻辑控制单元设计
6. 5.3微程序控制单元设计
6. 6流水线技术
6. 6.1重叠控制
6. 6.2先行控制原理
6. 6.3流水工作原理
6.7精简指令系统计算机
6. 7.1RISC的特点和优势
6. 7.2RISC基本技术
6. 8微处理器中的新技术
6. 8.1超标量和超流水线技术
6. 8.2EPIC的指令级并行运算
6. 8.3超线程技术
6. 8.4双核与多核技术
十、主要概念
7. 中央处理器
8. 控制器
9. 时序系统
10. 微程序控制
11. 流水线技术
12. 超标量和超流水线技术
13. 超线程技术
14. 双核与多核技术
六、实验/上机实训
1. 中央处理器的实验（运算器实验（算数运算、逻辑运算））
2. 微程序控制单元实验
第7章外部设备
一、 教学目标
掌握：
外部设备的结构和相关技术。
了解：
外部设备的分类、地位和作用。
二、 课时分配
本章安排8课时。
其中，理论讲授6课时，上机实验2课时。
三、 教学重点难点
教学重点：
外部设备的结构和相关技术。
教学难点：
外部设备的结构和相关技术。
四、 教学大纲
7.1外部设备概述
7. 1.1外部设备的分类
7. 1.2外部设备的地位和作用
7.2磁介质存储器的性能和原理
7. 2.1磁介质存储器的读写
7. 2.2磁介质存储器的技术指标
7. 2.3数字磁记录方式
7. 2.4编码方式的比较
7.3磁介质存储设备
7. 3.1硬盘存储器的基本结构与分类
7. 3.2硬盘驱动器
7. 3.3硬盘的信息分布和磁盘地址
7. 3.4硬盘存储器的技术参数
7. 3.5磁盘的分区域记录
7. 3.6硬盘的NCQ技术
7. 3.7软磁盘存储器
7.4磁盘阵列
7. 4.1RAID简介
7. 4.2RAID的分级
7.5光盘存储器
7.5.1光盘存储器的类型
7. 5.2光盘存储器的组成及工作原理
7. 5.3光盘驱动器
7. 5.4DVD
7.6新型辅助存储器
7. 6.1大容量可移动存储器
7. 6.2闪存卡和USB电子盘
7.7键盘输入设备
7. 7.1键开头与键盘类型
7. 7.2键盘扫描
7. 8其他输入设备
7. 8.1鼠标器
7. 8.2其他定位设备
7.9打印输出设备
7. 9.1打印机概述
7. 9.2打印机的主要性能指标
7. 9.3光打印机工作原理
7. 10显示设备
7. 10.1显示器概括
7. 10.2LCD显示器
7. 10.6视频显示标准
7. 10.7微型计算机的显示适配器
H■■一、主要概念
15. 磁介质存储器
16. 磁盘阵列
17. 光盘存储器
六、实验/上机实训
1.存储器实验
第8章输入输出系统
一、 教学目标
掌握：
程序查询方式，中断方式，DMA方式，通道控制方式，总线技术。
了解：
中断的概念，接口概念，程序查询概念，DMA方式概念，通道概念，总线概念等。
二、 课时分配
本章安排8课时。
其中，理论讲授6课时，上机实验2课时。
三、 教学重点难点
教学重点：
局域网和无线局域网的连接与设置。
教学难点：
局域网和无线局域网的连接与设置。
四、教学大纲
8. 1主机与外设的连接
8. 1.1输入输出接口
8. 1.2接口的功能和基本组成
8. 1.3外设的识别与端口寻址
8. 1.4输入输出信息传送控制方式
8.2程序查询方式及其接口
8. 2.1程序查询方式
8. 2.2程序查询方式接口
8.3中断系统和程序中断方式
8. 3.1中断的基本概念
8. 3.2中断请求和中断判优
8. 3.3中断响应和中断处理
8. 3.4多重中断与中断屏蔽
8. 3.5中断全过程
8. 3.6程序中断接口结构
8.4DMA方式及其接口
8. 4.1DMA方式的基本概念
8. 4.2DMA接口
8. 4.3DMA传送方法与传送过程
8. 5通道控制方式
8. 5.1通道的基本概念
8. 5.2通道的类型与结构
8. 5.3通道程序
8. 5.4通道工作过程
8. 6总线技术
8. 6.1总线通信控制
8. 6.2总线管理
8. 6.3总线类型和总线标准
8. 6.4I/O接口标准
十二、主要概念
18.
接口
19.
程序查询
20.
中断
21.
DMA方式
22.
通道
23.
总线
六、实验/上机实训
1.输入输出设备实验
课程说明
课程编码：
课程类别：
专业课
学时：
60
学分：
考核方式：
考试
课程性质、目的与任务：
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科生的一门专业主干课程，同时也是进一步研究计算机体系结构与实现方法的前导课程。
课程的重点是讲授单处理机系统的一般组成原理与内部运行机理。
通过本课程的学习，使学生理解单处理机系统的组成结构以及各功能部件的组成和工作原理，帮助学生建立计算机的整机概念，使学生初步具备设计简单计算机系统的能力，并对一些新技术、新产品以及计算机硬件的发展方向有一定的了解，从而为进一步学习计算机本专业后继课程和进行与硬件有关的技术工作打下基础。
教学安排：
本课程的总课时为60学时，具体分配如下表所列:
章节
章节内容
课堂教
学时数
上机时数
小计
备注
第1章
概论
6
6
第2章
数据的机器层次表示
6
6
第3章
指令系统
6
2
8
第4章
数值的机器运算
6
2
8
第5章
存储系统和结构
6
2
8
第6章
中央处理器
6
2
8
第7章
外部设备
6
2
8
第8章
输入输出系统
6
2
8
合计
48
12
60
升级会员 