《计算机组成原理》教学大纲

1、计算机组成原理教学大纲一、课程基本信息1课程中文名称：计算机组成原理2课程英文名称：Principle of Computer Organization3课程类别：必修4适用专业：计算机科学与技术5总学时：72学时（其中理论54学时，实验18学时）6总学分：4二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务计算机组成原理是计算机科学与技术及其相关专业学生必修的专业基础课程之一，在多门计算机硬件课程中占有举足轻重的地位。该课程从底层剖析了电子数字计算机的基本组成和工作原理, 在整个专业课的教学中起到了承上启下的作用。课程从系统程序员所能见到的硬件入手，由外向内，从整体到部分，逐个介绍计算机的各个功能部件

2、的结构、设计思想和它们在整机中所起到的作用。它的主要教学任务是通过课程理论的学习使学生掌握计算机各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成单机系统的技术；通过课程实验的操作训练，使学生达到一定的动手操作的能力，培养学生对计算机硬件结构分析、应用、设计、开发和使用的能力。三、理论教学内容与教学基本要求1第一章 计算机系统概论（3学时）教学内容：计算机的分类和应用、计算机的硬件、计算机的软件以及计算机系统的层次结构教学基本要求：熟悉计算机的分类与应用，掌握计算机硬件系统的基本构成及功能，理解计算机系统的层次结构；重点弄清楚冯诺依曼计算机的体系结构，了解计算机的最新发展趋势。教学重点：计算机

3、的硬件系统、计算机系统的层次结构教学难点：计算机的硬件系统、计算机的软件系统、计算机系统的层次结构2第二章 运算方法和运算器（9学时）教学内容：数据在计算机内的存储格式、定点数及浮点数的表示方法、汉字与字符串的表示、数据校验码；补码的加减运算、溢出测试及解决办法、基本的二进制加法器、十进制加法器；定点原码乘法、定点补码并行乘法；定点原码除法运算、并行除法器；逻辑运算、ALU原理、内部总线、定点运算的基本结构；浮点加减法运算、浮点乘除法运算、浮点运算流水线教学基本要求：理解数据与文字的表示方法，掌握不同进制的数之间的转换。重点掌握定点数和浮点数的补码加、减法，补码一位乘法，加减交替法原理，理解运

4、算器的组成及提高运算速度的方法。教学重点：数据的各种表示方法；定点加减法运算、定点乘法运算、定点除法运算、浮点运算及各种运算的实现教学难点：定点乘法运算、定点除法运算、浮点运算及各种运算的实现3第三章 存储系统（9学时）教学内容：存储器的分类、分级结构以及存储器的技术指标；SRAM、DRAM存储器组成；高性能的存储器；只读存储器和闪速存储器的原理；高速存储器中的双端口存储器、多模块存储器及相联存储器；cache的基本原理、主存与cache的地址映射以及cache的替换策略与写操作；虚拟存储器基本概念，段式、页式以及段页式虚拟存储器的原理教学基本要求：理解存储系统的基本概念，掌握存储器的分级结构

5、及技术指标，掌握半导体存储器的组成、读写工作原理。重点掌握存储器的扩展，高速存储器和虚拟存储器的基本原理。教学重点：半导体存贮器的技术指标、组成及工作原理；各种高速存储器的实现教学难点：半导体存贮器的组成及工作原理；高速存储器的实现4第四章 指令系统（6学时）教学内容：指令系统的发展与性能要求；低级语言与硬件结构之间的关系；指令的格式、指令和数据的寻址方式、堆栈寻址方式；典型指令中的基本指令系统与精简指令系统教学基本要求：熟悉指令系统的发展与性能要求，掌握指令格式，重点掌握指令和数据的寻址方式，掌握堆栈寻址方式及精简指令系统基本概念。教学重点：指令和数据寻址方式、指令编码教学难点：数据寻址方式

6、、指令编码5第五章 中央处理器（12学时）教学内容：CPU的功能、组成、结构以及其中的主要寄存器作用；指令周期的基本概念、典型指令的指令周期；时序信号的作用与体制、时序信号产生器以及控制方式；微命令与微操作、微指令与微程序、微程序控制器、CPU周期与微指令周期的关系、机器指令与微指令的关系；微命令编码、微地址的形成、微指令格式、动态微程序设计；硬布线控制器；CPU中的并行处理技术、流水CPU的结构、流水线中的主要问题；RISC CPU与多媒体CPU教学基本要求：掌握CPU的功能和组成，掌握指令的执行过程及其流程图表示法。理解时序在控制中的作用，重点掌握微程序控制器的组成、工作原理及微指令和微程

7、序的设计方法，理解流水CPU及 RISC CPU的基本原理。教学重点：CPU组成、控制器的基本结构、控制方式、指令的执行过程、微程序控制器教学难点：控制器的基本结构、指令的执行过程、微程序控制器6第六章 总线系统（6学时）教学内容：总线的概念和结构、连接方式，总线的接口技术，接口的基本概念，总线的仲裁、总线定时以及总线的数据传送模式，PCI总线与ISA总线的简单介绍教学基本要求：理解总线的基本概念和结构形态，掌握总线接口及信息传送方式，重点掌握总线的仲裁、定时及数据传送模式，掌握PCI 总线特点，理解ISA总线和Futurebus 总线相关知识。教学重点：总线、信息传送方式、总线仲裁教学难点：

8、总线信息传送方式、总线仲裁7第七章 外围设备（6学时）教学内容：显示设备分类及有关概念、字符图形显示器、图像显示设备，磁记录原理与方式、硬盘驱动器和控制器，磁盘上的信息分布，硬磁盘机的组成、软磁盘的记录格式，磁盘存储的技术指标，光盘存储设备教学基本要求：掌握外围设备分类及一般功能，掌握显示设备工作原理、点阵印字原理，重点掌握磁表面存储器的读写原理和记录格式，熟悉光盘存储设备基本知识。教学重点：常见外部设备的组成及工作原理教学难点：常见外部工作原理8第八章 输入输出系统（3学时）教学内容：外围设备的定时与信息交换方式、程序中断方式的基本概念、基本接口、多级中断与单级中断，DMA的基本概念、DMA

9、传送方式、基本的DMA控制器，通道的功能、类型与发展教学基本要求：理解程序中断、DMA方式基本概念、工作原理，理解不同信息交换方式的异同点，理解通道的功能，熟悉通用I/O标准接口。教学重点：外围设备的定时与信息交换方式、程序查询方式、程序中断方式、DMA方式教学难点：程序中断方式、DMA方式四、实验教学内容与要求（简要说明，详见实验课大纲）计算机组成是计算机硬件的具体实现，通过实验环节，使学生更好的理解计算机各基本部件在整机中的地位，同时要初步建立计算机系统设计的思想和实现方法，从而提高学生对计算机系统进行分析和设计的能力。五、考核方式笔试六、成绩评定期末考试成绩占70%，平时成绩和实验成绩占30%七、教材与参考书教 材：白中英计算机组成原理（第三版）北京：科学出版社，2000年参考书：1 王爱英计算机的组织与结构（第三版）北京：清华大学出