《计算机组成与系统结构》课程教学大纲

1、计算机组成与系统结构课程教学大纲一、课程基本信息课程名称（中文）计算机组成与系统结构课程名称（英文）Computer Organization and Architecture课程类别1：学科基础课课程性质2必修授课语言3中文授课学期4学分4课程学时及分配总学时讲课实验课外64481616适用专业计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程、信息安全 教材秦磊华等，计算机组成原理，清华大学出版社，2020授课学院计算机与软件学院先修课程电子技术基础、程序设计基础、面向对象程序设计等后续课程课程简介课程基本定位：“计算机组成与系统结构”是一门理论性、工程性、技术性和实践性都很强的核心专业基础

2、课程，在计算机学科系列课程中处于承上启下的作用。课程以计算机内部总体结构为主线，涵盖数据表示表示、运算器、控制器、存储器、输入/输出系统等主要内容。详细讨论计算机组织结构、各主要功能部件的工作原理、设计与实现方法。课程着力加深学生对计算机软、硬件系统的整体化理解，建立硬件/软件协同的整机概念，并有效增强学生的计算机系统设计能力。课程主要教学内容与复杂工程问题的特征相呼应，学生必须掌握深入工程原理并通过深入分析，才能建立相关复杂工程问题的原理模型，并通过现代化工具设计硬件功能部件和简单计算机系统。核心学习结果：通过相关教学活动，帮助学生理解冯诺依曼结构计算机的工作原理，掌握计算机基本组成部件(包

3、括运算器、存储器、控制器、存储器、总线、输入/输出系统)的结构、工作原理、内部运行机制及硬件功能部件和硬件系统的设计方法。建立硬/软件协同的整机概念，提升学生计算机系统的分析与设计能力。主要教学方法：围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讨论、 作业、 MOOC练习、 课内实验、课程实践、课外阅读等教学形式。大纲更新时间2020.8注：1.课程类别：选填“通识核心课/通识拓展课/通修课/学科基础课/专业主干课/专业选修课/专业实践/素质拓展” 2.课程性质：选填“选修/必修”3.授课语言：选填“中文/双语/全英文或其他语种”二、课程目标序号课程目标（参考培养目标、毕业要求、课程定位）支撑毕业要求

4、指标点1达成途径1、知识1目标1：使学生深刻理解冯诺依曼结构计算机的工作原理，掌握运算器、存储器、指令系统、控制器、存储器、总线、输入/输出系统的结构和工作原理；建立软硬协同的系统观，能利用上述知识对计算机系统设计方案和模型进行推理和验证；1.2能够运用数学和工程基础知识的基本概念、基本理论和基本方法对物联网工程领域的智慧标识与感知、智能传输与处理等环节的复杂工程问题进行数学建模并求解；综合应用课堂讨论、 作业、 MOOC练习、 课内实验、课程实践、课外阅读等教学形式。2目标2：掌握CPU性能评估方法、高速缓冲存储器与虚拟存储器的相关性能分析与计算、数据表示和运算方法、指令格式的优化设计、输入

5、输出系统等基本量化手段, 能运用科学方法对计算机复杂工程问题解决过程中的关键影响因素进行分析，具备验证解决方案的合理性和对方案优化的能力；2.2能够运用数学和工程基础知识的基本概念、基本理论和基本方法对物联网工程领域的智慧标识与感知、智能传输与处理等环节的复杂工程问题进行数学建模并求解；综合应用课堂讨论、 作业、 MOOC练习、 课内实验、课程实践、课外阅读等教学形式。2、能力3目标3：使学生掌握满足特定功能要求的运算器、控制器、存储器等硬件功能件及计算机硬件系统的设计流程和设计方法，具备硬件系统的开发能力；3.1能够针对物联网工程领域的智慧标识与感知、智能传输与处理等环节的复杂工程问题，陈述

6、全周期的开发方法和技术，解释影响设计目标和技术方案的因素；课内实验、课程实践、课外实践3、素养4目标4：了解计算机发展历史和现状，并行计算机系统，掌握计算机发展过程的标志性技术革新。12.1能够认识持续探索和学习的必要性，具有自主学习、终身学习以及自我完善的意识；综合应用课堂讨论、课外阅读等教学形式。注：1.支撑毕业要求指标点：选填项。需要进行专业认证，有毕业要求指标点可参照的课程必填，无明确毕业要求指标点可参照的可不填。三、理论教学内容章标题教学内容学时思政融入点1学生学习预期成果2教学方式3课程目标第一章 计算机系统概论1. 本章的主要知识点包括冯诺伊曼计算机的工作原理、基本组成及各部分的

7、主要功能；计算机软/硬件互动关系；计算机系统的层次结构；CPU性能公式及性能评价方法2.教学重点1)冯诺伊曼计算机的工作原理这是计算机组成原理课程的出发点,要求学生能深刻理解存储程序和程序控制的内涵,并介绍课程后续章节中哪些是围绕“存储程序”展开,哪些是围绕“程序控制”展开。 2)计算机系统的层次结构熟悉计算机系统的具体层次结构，分析采用层次结构的意义和不同层次抽象的特点,理解透明性概念。3.教学难点 1)CPU性能公式及CPU性能评价方法 理解不同性能评价指标的内涵和利用其评价CPU性能的局限性课内3+课外2在讲解国内计算机发展的历史时引入典型人物突出他们的贡献，通过对这些人物事迹的挖掘，可

8、以更好地激发学生的学习热情和培养学生的爱国情怀，以此教育学生为国争光。1)了解国际、国内计算机发展的历史；2)掌握冯诺伊曼计算机的工作原理、基本组成及各部分的主要功能；3)了解计算机软/硬件互动关系；4)熟悉计算机系统的层次结构，了解不同层次的抽象特点；5)熟悉常见计算机系统的性能评价指标,掌握CPU性能公式及性能评价方法。围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讨论、 作业、 MOOC练习、 课外实践、课外阅读等教学形式。1)课堂讨论围绕不同CPU性能评价指标的内涵和局限性、CPU的性能能否被精确测量等问题展开。2)作业围绕CPU性能评价的计算布置。3)MOOC练习完成计算机组成原理MOOC平台

9、或精品资源共享课平台提供的在线练习和章节测试。4)课外实践要求学生下载主流性能测试工具，对同寝室多台计算机进行性能测试，并分析性能测试结果，将测试的结果应用于本章的课堂讨论。5)课外阅读阅读关于中国计算机发展历史的文献。本章教学支持的课程目标为目标1、目标2和目标4第二章数据信息的表示1.本章的主要知识点包括数据的机器级表示及其不同数据表示的特点；浮点数据表示(包括表示形式、规格化、数据表示范围和IEEE754标准)；常见的数据校验方式(奇偶校验、海明校验和CRC校验)及其特点。2.教学重点1)补码及其性质 将本章的补码数据表示与下一章基于补码的运算方法与运算器设计统一规划，通过上述系列内容的

10、教学，让学生深刻理解补码数据表示的优点。 2)校验码的原理与特点让学生理解采用校验码的意义、掌握奇偶校验、海明校验、CRC校验的编码与校验方法。理解不同校验码的特点及其应用的局限性；3.教学难点 1)浮点数表示范围理解浮点数据表示中阶码和尾数的尾数与符号与浮点数据表示范围的关系，这是计算浮点数据表示范围的关键。 2)校验电路设计方法校验电路的设计主要由课外spoc学习完成，课程教学阶段要让学生通过对校验原理的深刻理解，掌握相应校验电路的设计方法。课内5+课外2以汉字编码引入课程思政内容，引导学生树立舍己为国的正确价值观。1)熟练掌握数据的编码表示(原码、反码、补码、移码)；2)掌握定点数与浮点

11、数数据表示范围的计算方法、规格化浮点数的概念及规格化方法；3)了解非数值信息的编码表示，尤其是汉字编码；4)掌握奇偶校验、海明校验、CRC校验的方法、特点；5)熟悉常见计算机系统的性能评价指标,掌握CPU性能公式及性能评价方法。围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讨论、 作业、 MOOC练习、 课外实践、课外阅读等教学形式。1)课堂讨论围绕不同校验方法的局限性展开；2)作业围绕校验方法、浮点数据表示等内容布置；3)MOOC练习完成计算机组成原理MOOC平台或精品资源共享课平台提供的在线练习和章节测试。4)课外阅读IEEE 754 浮点数标准、WINDOWS记事本编码格式差异等本章教学支持的课程

12、目标为目标2和目标4。第三章 运算器方法与运算器1.本章的主要知识点包括定点数的加减运算方法、溢出检测及实现，定点数乘、除法运算及实现，定点运算器组成与结构，浮点数四则运算及实现。2.教学重点1)定点数加、减运算及其运算器设计 统筹考虑有符号数和无符号数的加、减运算及运算器设计方法。2)定点数乘、除运算及其运算器设计3.教学难点1)溢出检测统筹考虑有符号数和无符号数的加、减运算的溢出检测方法与检测电路设计。2)并行进位电路设计让学生深刻理解并行进位的必要性，掌握基于硬件迭代设计分级并行进位电路的原理和方法。 3)运算器设计运算器设计主要由实验完成，课程教学阶段要让学生通过对定点数加、减、乘、除

13、运算方法的深刻理解，掌握支持相应运算功能的运算器的设计方法。包括与溢出检测电路、并行进位电路的有机集成。课内8+课外2+实验6介绍图灵奖及各种赛事引导学生参加各类竞赛，提高实践能力，为社会创造价值。1.教学目标 1)掌握定点数的加减运算方法、溢出检测及实现； 2)掌握定点数乘法、除法方法及实现；3)掌握定点运算器结构及设计方法；4)了解浮点数四则运算，掌握浮点数加、减运算及溢出判断方法；围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讨论、作业、MOOC练习、实验。1)课堂讨论本章课堂讨论主要围绕硬件溢出检测对程序设计的支持展开；2)作业本章课堂讨论主要围绕溢出检测、定点数乘法和除法运算布置；3)MOOC

14、练习完成计算机组成原理MOOC平台或精品资源共享课平台提供的在线练习和章节测试。4）运算器设计主要由实验完成，本章教学支持的课程目标为目标1、目标2和目标3第四章 存储器系统1.本章的主要知识点包括存储体系的结构，常见半导体存储器的工作原理和内部结构，存储器数据组织，存储扩展，Cache存储器的工作原理，虚拟存储器的工作原理等内容。通过本章的学习，还要帮助学生充分认识到存储系统的数据放置方式、程序的访问行、Cache的组织方式与存储系统访问性能之间的关系，从而帮助学生认识到存储系统层次的硬件与软件的协同关系。2.教学重点1)存储扩展与地址计算 将存储字扩展与芯片的全局地址范围计算有机结合，能完

15、成包括非连续地址空间与特殊存储地址扩展的存储扩展；2)Cache的工作原理深刻理解Cache内部结构、不同映射方式下主存地址划分方法、Cache数据载入与查找的过程与查找电路、Cache的相关性能分析与计算(包括局部性分析、Cache命中率等)。通过本知识点的教学，让学生深刻理解存储系统层次软件与硬件的互动关系，建立软硬协同的思想。3)页式虚拟存储器的工作原理掌握页式虚拟存储器的工作原理，熟悉虚拟地址转换成物理地址的原理与过程，能完成与页式虚拟存储器相关性能分析与计算。3.教学难点 1)包含TLB、Cache和主存的存储体系的工作原理与地址转换掌握包含虚拟存储器、Cache和主存的存储体系的工

16、作原理及从虚拟地址到实地址的转换过程。2)Cache的设计Cache设计主要由实验完成，课程教学阶段要让学生对Cache的工作原理有深刻理解，提供设计Cache所需要的理论知识。课内12+课外3+实验6美国切断华为全球芯片代工来源事件。2020 年 5 月 15 日，美国对华为使出终极杀手锏，限制全世界所有半导体厂（包括芯片代工、IDM 厂），只要有使用到美国软件和设备，在为华为生产芯片之前，都需要获得美国政府的许可证。这一次美国是要切断华为全球所有芯片代工来源，这等同于美国以国家力量全面封杀华为。以此事件展开思政教育，在这种情况下，对学生强调自主可控的重要性，增强学生的忧患意识。 1)掌握存

17、储体系的工作原理、构成及各层次的作用； 2)掌握SRAM、DRAM的工作原理；了解ROM的工作原理与分类；3)掌握主存储器的组成、扩展与控制方法；4)熟悉相联存储器的工作原理；掌握Cache的工作原理、常见地址映射方式、替换算法；5)掌握页式虚拟存储器的工作原理；6)掌握辅助存储器的种类与技术指标；了解磁盘整列技术与容错支持。围绕教学重点和教学难点，综合应用课堂讨论、作业、MOOC练习、课外阅读、实验。1)课堂讨论本章课堂讨论围绕DRAM的速度、程序性能与Cache的关系、经常进行磁盘空间整理的意义等开展；2)作业本章课堂讨论主要围存储扩展、Cache与虚拟存储器等相关的性能分析与计算等内容布

18、置；3)MOOC练习完成计算机组成原理MOOC平台或精品资源共享课平台提供的在线练习和章节测试。4)课外阅读Cache工作原理的外文资料、关于存储体系研究和业界的新进展。5）Cache设计、存储器系统设计主要由实验完成本章教学支持的课程目标为目标1和目标2第五章 指令系统1. 本章的主要知识点包括指令格式、寻址方式、指令格式设计、MIPS指令等内容。通过本章教学让学生认识到指令系统是硬件与软件的界面，指令系统的格式与硬件相关联。2.教学重点1)操作数寻址方式 深刻理解不同数据寻址方式的工作原理与特点，能根据约束条件选择最优化的数据寻址方式；2)指令格式设计能根据约束条件，设计指令格式。3.教学

19、难点 1)操作码扩展掌握操作码向地址码扩展的方法。2)指令格式的优化设计综合应用操作码扩展、地址码优化和应用约束条件，进行指令格式的优化设计。课内3+课外12015年，美国政府禁止本国企业向跟世界上最快的超级计算机相关的中国设施出口技术，国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学四家国家超算中心被列入出口管制名单。当时，中国所有的超级计算机都采用了英特尔的芯片，英特尔的Xeon Phi（至强融核协处理器）是英特尔集成众核架构产品。因为强大的加速计算性能，用作高性能 计算（HPC）的超级计算机或服务器的加速卡。当时中国的天河二号使用的就是英特尔的 Xeon众核处理器+Xeon Phi

20、加速卡。美国的反制也让中国无法使用美国的软硬件。以此事件展开课程思政教育，核心技术要掌握在自己的手中才能不受制于人，用这些事件鼓励学生发奋努力。1)掌握指令格式及各部分的作用； 2)掌握指令和数据的寻址方式；深刻理解指令寻址方式的特点及实现机制；深刻理解不同数据寻址方式的特点；3)掌握指令格式及其优化设计的基本方法；4)了解CISC与RISC的概念及特点；5)了解MIPS指令格式；围绕教学重点和教学难点，除课堂讲授外，还需综合应用课堂讨论、作业、MOOC练习、课外阅读。1)课堂讨论本章课堂讨论围绕数据寻址方式的特点与优化设计等内容展开；2)作业指令格式的优化设计；3)MOOC练习完成计算机组成

21、原理MOOC平台或精品资源共享课平台提供的在线练习和章节测试。4)课外阅读 MIPS指令手册、Intel指令手册。本章教学支持的课程目标为目标1和目标2第六章 中央处理器1.本章的主要知识点包括中央处理器的功能及微体系结构、指令流程与数据通路、硬布线控制器及其设计、微程序控制器及其设计。2.教学重点1)指令执行全过程的分析与数据通路分析与设计 正确分析指令执行的流程、分析与设计指令执行的数据通路是控制器设计的基础；数据通路的设计与指令功能、寻址方式等因素有关，设计中要利用数字逻辑电路的基本知识，配合实验完成。2)微程序控制、硬布线控制器的工作原理3.教学难点 1)单周期、多周期MIPS CPU

22、的设计单周期、多周期MIPS CPU的设计主要由独立开设的计算机组成原理课程设计完成，课程教学阶段要让学生对数据通路、微程序控制器、硬布线控制等工作原理有深刻理解。另外，CPU设计还要综合应用数字电路与逻辑设计的理论知识与工程知识，还需要掌握硬件描述语言及其应用。课内10+课外2+实验6美国intel断供浪潮CPU事件。浪潮是中国第一大、全球第三大服务器提供商，2020年Q1，浪潮占中国服务器37.6%的市场份额位居第一，占全球9.6%的份额位居第三。2020年7月2日，美国intel公司停止向浪潮集团提供X86架构CPU，消息短短发出一个小时，浪潮的市值就蒸发了60亿，并一度跌停。虽然两天后

23、，intel公司恢复了CPU的供应，但从中我们看到，我国需要有自主的CPU产品，只有这样，我们才不会被掐脖子。我们可喜的看到，近年来，以龙芯、申威、海思等为代表的国产CPU已经逐渐壮大起来，2020年6月全球超级计算机top500最新榜单中，国产神威太湖之光采用国产申威SW26010 260C 1.45GHz CPU，获得全球第4，中国第一的好成绩。以此案例展开思政教育，让学生明白关键技术的研究是国家科研实力体现，将这些科研成果与知识点讲授结合，可以让学生了解具体的科技创新过程，培养学生的创新意识和团队精神。1)熟悉中央处理器的基本功能及其基本结构；2)掌握指令周期的概念,理解指令周期不同阶段

24、的任务；3)掌握指令执行全过程的分析与数据通路分析与设计方法；4)掌握微程序控制器的工作原理及微程序控制器的设计方法;5)掌握硬布线控制的工作原理及硬布线控制器的设计方法;6)能熟练使用 CPU设计的常用工具;7)理解多周期与单周期的概念、熟悉单周期与多周期CPU的特点；掌握单周期、多周期MIPS CPU的设计方法;中央处理器是计算机的核心，也是复杂的数字系统。本章的教学要建立在简单模型机基础上，教学实施的主线为：建立机器的逻辑模型 细化逻辑模型 控制器设计 实现指令执行目标。 围绕上述教学实施主线，除讲授外，本章的教学还将通过讲练结合、MOOC练习、配套实验等方式进行。1)讲练结合围绕逻辑模

25、型的建立、细化、控制器设计等重点内容，边讲边练，确保重要教学内容教学目标的达成；2)MOOC练习完成计算机组成原理MOOC平台或精品资源共享课平台提供的在线练习和章节测试。3)配套实验 本章的教学内容需要与计算机组成原理课程设计密切配合，要求学生能设计满足特定功能的CPU。本章教学支持的课程目标为目标1和目标3。第七章 总线系统1.本章的主要知识点包括总线的基本概念、总线的连接方式、总线仲裁和数据传输、总线标准。通过教学要让学生充分认识到总线在将各功能部件连接构成系统中的作用。2.教学重点1)总线连接与仲裁方式；2)总线性能指标及其计算。课内3+课外1结合学院教师的科研项目，讲述这些成果的获得

26、过程，不仅可以让学生了解最新的科研动态，还能够通过教师的亲身经历给学生传递创新创业精神和家国情怀。1)了解总线的特性、总线分类；熟悉总线性能指标及计算方法；2)掌握总线的常见连接方式及其特点；3)熟悉总线的仲裁方式及特点；4)熟悉总线的定时与数据传输方式；5)了解总线的标准教学过程中要结合数字电路与逻辑设计课程中的三态门。除课堂讲授外，还将综合应用MOOC练习、作业等方式辅助教学。1)MOOC练习完成计算机组成原理MOOC平台或精品资源共享课平台提供的在线练习和章节测试。2)课外阅读 总线标准本章教学支持的课程目标为目标1和目标4。第八章 输入输出系统1.本章的主要知识点包括接口的组织与功能、

27、常用输入输出控制方式(查询、中断、DMA、通道)。2.教学重点1)中断的基本概念、中断请求与响应的原理与过程；2)常见输入输出方式的性能计算。3.教学难点1)中断机制的实现课程教学阶段要让学生对中断的工作原理有深刻理解，提供设计和实现中断机制所需要的理论知识。课内2+课外1结合学院教师的科研项目，讲述这些成果的获得过程，不仅可以让学生了解最新的科研动态，还能够通过教师的亲身经历给学生传递创新创业精神和家国情怀。1)了解接口的功能、基本结构、接口编址；2)熟悉查询输入输出方式的工作原理；3)掌握中断的基本概念、中断请求与响应的原理与过程；4)掌握DMA方式的工作原理；除课堂讲授外，还将综合应用M

28、OOC练习、作业、课外阅读等方式辅助教学。1)MOOC练习完成计算机组成原理MOOC平台或精品资源共享课平台提供的在线练习和章节测试。2)作业总线性能指标及其计算，通过计算比较不同输入输出方式的特点，为根据应用需要选择输入输出方式奠定基础。3)课外阅读Linux中断机制及其实现本章教学支持的课程目标为目标1和目标2。第九章并行计算机系统 课内2+课外22020年6月全球超级计算机top500最新榜单中，国产神威太湖之光采用国产申威SW26010 260C 1.45GHz CPU，获得全球第4，中国第一的好成绩。以此案例展开思政教育，让学生明白关键技术的研究是国家科研实力体现，将这些科研成果与知

29、识点讲授结合，可以让学生了解具体的科技创新过程，培养学生的创新意识和团队精神。重点掌握计算机系统中的并行性概念，了解向量处理机、阵列处理机、多处理机系统、机群系统、网格计算和云计算。注：1.思政融入点：至少写3条， 简述该课程教学中将思政教育内容与专业教育内容有机融合的知识点（下同）。 2.学生学习预期成果：描述学生在学完本节内容后应获得的知识、能力或素养水平（下同） 3.教学方式:包括讲授、讨论、案例、演示等，但不限于所列，根据课程实际需要列举四、实践（实验或实习）教学1编号实验或实习项目名称教学内容学时实验或实习类型2思政融入点学生学习预期成果课程目标1Logisim实验环境-1位全加器设

30、计2验证性美国intel断供浪潮CPU事件。浪潮是中国第一大、全球第三大服务器提供商，2020年Q1，浪潮占中国服务器37.6%的市场份额位居第一，占全球9.6%的份额位居第三。2020年7月2日，美国intel公司停止向浪潮集团提供X86架构CPU，消息短短发出一个小时，浪潮的市值就蒸发了60亿，并一度跌停。虽然两天后，intel公司恢复了CPU的供应，但从中我们看到，我国需要有自主的CPU产品，只有这样，我们才不会被掐脖子。我们可喜的看到，近年来，以龙芯、申威、海思等为代表的国产CPU已经逐渐壮大起来，2020年6月全球超级计算机top500最新榜单中，国产神威太湖之光采用国产申威SW26

31、010 260C 1.45GHz CPU，获得全球第4，中国第一的好成绩。以此案例展开思政教育，让学生明白关键技术的研究是国家科研实力体现，将这些科研成果与知识点讲授结合，可以让学生了解具体的科技创新过程，培养学生的创新意识和团队精神。 Logisim 快速入门 熟悉 Logisim 基本功能，常用操作熟悉 Logisim 基本 组件库掌握 Logisim 自动生成电路的方法22运算器实验-快速加法器设计实验/32位ALU设计实验（二选一）2设计性训练学生能对多种ALU设计方法、工具、环境进行评价和选择的能力。深刻理解理解快速加法器构建基本原理、23补码一位乘法器设计补码一位乘法器2设计性理解

32、一位乘法器、阵列乘法器以及流水乘法器、ALU构成的基本原理24存储器扩展-1已知RAM和ROM的寻址范围设计2设计性1.深刻理解存储器工作原理与扩展方法；2.掌握基于现代化工具设计存储器扩展电路的方法；25存储器扩展-2设计一个汉字存取与显示系统，对比显示写入和读出的信息 2综合性结合数据表示和所设计的存储扩展电路，设计一个汉字存取与显示系统，对比显示写入和读出的信息；6直接映射Cache设计给出主存地址、Cache行数、每块字节数自主设计2设计性深刻理解高速缓冲器（cache）的工作原理和相联存储器的工作原理；2.掌握基于现代化工具设计Cache控制器，并通过Cache读操作理解Cache控

33、制器的工作原理7简单数据通路模型MIPS指令2验证性熟悉常用MIPS指令8复杂数据通路模型常用指令数据通路分析2验证性熟悉方框图注：1.此表可用于课内实践教学环节或某门综合实践课程2.实验类型：选填”验证性/综合性/设计性”；实习类型：选填“认识实习/生产实习/毕业实习”五、课程评价（一）考核内容、考核方式与课程目标对应关系课程目标考核内容课程目标在各考核方式中占比1实验成绩课程作业期中考试期末考试MOOC学习目标1：使学生深刻理解冯诺依曼结构计算机的工作原理，掌握运算器、存储器、指令系统、控制器、存储器、总线、输入/输出系统的结构和工作原理；建立软硬协同的系统观，能利用上述知识对计算机系统设

34、计方案和模型进行推理和验证；各章知识点中的原理和方法30%25%25%50%20%目标2：掌握CPU性能评估方法、高速缓冲存储器与虚拟存储器的相关性能分析与计算、数据表示和运算方法、指令格式的优化设计、输入输出系统等基本量化手段, 能运用科学方法对计算机复杂工程问题解决过程中的关键影响因素进行分析，具备验证解决方案的合理性和对方案优化的能力；各章知识点中的计算、编码、性能分析、电路工作原理分析、指令设计与分析10%35%35%35%35%目标3：使学生掌握满足特定功能要求的运算器、控制器、存储器等硬件功能件及计算机硬件系统的设计流程和设计方法，具备硬件系统的开发能力各章知识点中的计算机硬件系统

35、的设计、设计方法50%35%35%35%35%目标4：了解计算机发展历史和现状，并行计算机系统，掌握计算机发展过程的标志性技术革新。10%5%5%5%10%合计100%100%100%100%100%各考核方式占总成绩权重（自行赋值）10%10%10%50%20%注：1. 课程目标在考核方式及占比：主要根据课程目标自行设计和制定多元化考核方式，表中所列仅为参考（红色数据可删除）。但所列考核方式必须覆盖全体学生，可根据当学期具体教学情况酌情调整。2. 各考核方式占总成绩权重：根据课程实际情况对各考核方式占总成绩的权重予以赋值。（二）考核方式评分标准1课程作业评分标准课程目标评分标准（分数段划分可

36、根据课程需要自行设计）占比90-100（优）80-89（良）70-79（中）60-69（及格）0-59（不及格）目标1按时提交作业，概念准确，验证结果正确，分析充分，论述清晰，层次分明。按时提交作业，概念准确，验证结果大多正确，分析较充分，论述清晰，层次分明。按时提交作业，概念基本准确，验证结果存在少量错误，分析不充分，论述基本清晰。介于中和及格之间未按时交作业，概念欠准确，验证结果错误较多。25%目标2按时提交作业，概念准确，计算结果正确，分析充分，论述清晰，层次分明。按时提交作业，概念准确，计算结果大多正确，分析较充分，论述清晰，层次分明。按时提交作业，概念基本准确，计算结果存在少量错误，分析不充分，论述基本清晰。介于中和及格之间未按时交作业，概念欠准确，计算结果错误较多。35%目标3按时提交作业，概念准确，仿真结果正确，分析充分，论述清晰，层次分明。按时提交作业，概念准确，仿真结果大多正确，分析较充分，论述清晰，层次分明。按时提交作业，概念基本准