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文档简介
计算机学院
(计算机科学系)
教案
2013〜2014学年第2学期
课程名称计算机组成原理
授课班级软件121、122
主讲教师
0使用教材白中英编著.计算机组成原理
教案(首页)
总学时
课程名课程编DB08000974
计算机组成原理
称号4
理论62
学时
课程类
必修课(V)选修课()
别实验12
学时
任课教
职称副教授
师
授课对软件121、122共2个
象班
教白中英著.计算机组成原理
王爱英著•计算机组成与结构
材
参考资
料
理论与实践相结合,注重内容间的联系,突出重点;加强基本理论和技能,
教学方精选案例进行教学,采用启发引导方式与学生沟通。
法教学电子课件+多媒体
手段
闭卷考试
考核方
考试成绩(80%)+平时成绩(20%)
式
《计算机原理》是计算机科学与技术专业、网络工程专业的重要专业基础
必修课程。该课程在先导课和后继课之间起着承上启下的作用。主要
讲授单处理机系统的组成和工作原理,重点学习运算器、控制器和存
储器,培养学生对计算机整机工作的认识,提高学生计算机硬件分析、应
用、开发的能力,为进一步学习专业课打下坚实基础。
本课程
的教学
目标
计算机组成原理课程教案
授课题目第一章计算机系统概论
授课类型理论课
了解计算机发展沿革
教学目标掌握机器字长、微处理器、计算机系统、计算机架构等基本概念
熟悉冯•诺依曼思想
机器字长、微处理器、计算机系统、计算机架构等基本概念
重点
冯•诺依曼思想
难点计算机架构
存储程序(顺序控制、操作控制、时间控制、数据处理)
1、多年教学体会和学生反应
2、学习方法和考核方式
教
3、计算机发展沿革
学
4、计算机层次结构
过
5、计算机系统组成
程
6、冯•诺依曼思想
作业习题一2、3、9、10
计算机发展沿革
微处理器架构
机器字长、微处理器、计算机系统等基本概念
计算机层次结构
主
要
教
学
高级语言层
内5层
容
4层汇编指言层
3层
操作系统层
2层指令系统层
卜
1层微程序设计层
图1-1计算机系统层次结构示意图
冯•诺依曼思想
计算机五个组成部分
指令和数据的编码
“存储程序”
顺序控制、操作控制、时间控制、数据处理
学生学习情况
教学小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
计算机中数据的表示
授课题目
---数值数据的定点表示
授课类型理论课
掌握数值数据的定点表示法
教学目标
重点机器数(原码、反码、补码、移码)与真值
尾数与阶码
难点
各种机器数表示数范围分析
1、数据分类
教2、数值数据符号、小数点和数值尾数的表示
学3、定点表示的机器数与真值
过4、浮点表示法
程
作业
1、数据中符号的表示
2、数据中小数点的表示
(1)定点表示法
D150|4Do
t-------------------V------------------'1
符号位尾数/数值位隐含的小数点
主
要
教D15D14D。
学\f>
11V
符号位隐含的小数点尾数/数值位
内
容
(2)浮点表示法
3、数值的表示
(1)进位计数制
(2)进位计数制间的转换
4、各种机器数
(1)原码
(2)反码
(3)补码
(4)移码
学生学习情况
教学小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第二章计算机中数据的表示
授课题
目一一数值数据的浮点表示、非数值数据的表示、校验码
授课类
型理论课
教学目
掌握数值数据的浮点表示法和非数值数据的表示
标
熟悉校验码
重点
数据的浮点表示法和IEEE754标准、奇偶校验
难点
浮点数的规格化和IEEE754标准
1、数据的浮点表示法
2,IEEE754标准
教3、ASCII码
学4,BCD码
过5、十进制数串的表示
程6、数据的自定义表示
7、校验码
作业习题二3、5、6、8、10、25、26
1、数据的浮点表示法
(1)尾数与阶码和数的真值
(2)IEEE754标准
X=(-1)sX2E-127X1.M
2、非数值数据的表示
(1)ASCII码
(2)BCD码
(3)十进制数串的表示
主
(4)汉字的表示
要
3、校验码
教
(1)奇偶校验码(2)海明校验码(3)CRC校验码
学
r原码
内计反码
算__►定点数Y
容补码
机
处、移码
理
对--->数值数据
象「阶码
—►浮点数《
L尾数
V
数据—
»ASCII与字符串
—►非数值数据
ABCD码与十进制数串
-------►奇偶校验码
L_>数据校验码
_______►海明校验码
________循环冗余校验码
学生学习情况
教学小
结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
运算方法与运算器
授课
题目一一定点数的运算与实现
授课
理论课
类型
掌握定点数的加减运算方法
教学
目标领会串行进位和并行进位加法器设计
重
变形补码的加减运算
点
串行进位和并行进位加法器设计
难
点
全加器延迟时间
串行进位和并行进位加法器进位关系与延迟时间
1、第二章小结
教2、定点数的加减运算方法
学3、溢出判别
过4、全加器设计与电路分析
程5、n位串行进位加法器
6、n位并行进位加法器
作
业
_
习情况
学生学
验学
小结
标
教学目
况
完成情
握情况
学生掌
字。
四号
体小
仿宋
律用
容一
写内
:填
备注
案
程教
理课
成原
机组
计算
算器
法与运
运算方
章
第三
目
授课题
的乘法
定点数
---
授课类型理论课
教学目标掌握各种定点数的乘法运算与实现
重点定点数的原码/补码一位乘与实现
定点数的并行乘运算与实现
难点
定点数的原码/补码一位乘法
2、定点数的并行乘运算
教1、补码的性质
学2、补码的一位乘法
过3、补码的二位乘法
程4、并行乘法
作业
1、补码的性质
(1)补码的移位
(2)补码与真值关系
2、补码的一位乘法
(1)布斯递推公式与算法
主(2)补码的一位乘具体实现
要3、补码的二位乘法
教4、并行乘法
学(1)无符号数阵列乘法器
内(2)带符号数阵列乘法器
容
学生学习情况
教学小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第三章运算方法与运算器
授课题目
一一定点数的除法与逻辑运算
授课类型理论课
教学目标掌握定点数的除法和逻辑运算
重点
定点数的除法、逻辑运算
难点
原码的恢复余数法和补码的加减交替法
教1、原码的恢复余数法
学2、补码的加减交替法
过3、并行除法运算
程4、逻辑运算和移位操作
作业
1、原码的恢复余数法
2、补码的加减交替法
3、并行除法运算
(1)可控的加/减单元(CAS)
(2)不恢复余数的阵列除法器
主4、逻辑运算和移位操作
要
教
学
内
容
学生学习情况
教学小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第三章运算方法与运算器
授课
题目——定点运算器
授课
理论课
类型
教
学
目
标掌握ALU思想和74181ALU
重
点
74181ALU
难
点
一位ALU
四位74181ALU
教
1、一位算术逻辑单元
学
2、四位算术逻辑单元
过
3、两级先行进位的ALU
程
作
业
1、一位算术逻辑单元
2、四位算术逻辑单元(74181ALU)
3、两级先行进位的ALU
(1)74182CLA
(2)16位/32位ALU
主4、定点运算器
要
P*||G*P*l|G*
教
学
内
容
学生学习情况
教学
小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第三章运算方法与运算器
授课
题目——浮点运算器
授课
理论课
类型
教
学
目
标掌握浮点数的运算和浮点运算器
重
点浮点数的加减运算
难
点
浮点数的加减运算
教1、定点运算器的基本结构
学2,浮点数的加减运算
过3、浮点数的乘法和除法运算
程4、浮点运算器
作
习题三、、、、23
业141021
_
1、定点运算器的基本结构
2、浮点数的加减运算
对阶、尾数加减、规格化、舍入处理、溢出判别
3、浮点数的乘法和除法运算
4、浮点运算器
L定点数加减运算
主f原码一位/二位乘法
金上物—>定点数乘运算\补码一位/二位乘法
要
___>定点数算术-
运算与实现1阵列乘法器
教
f恢复余数除法
学
—>定点数除运算1p为甘必什
占上一份叫1加41减交替除法
「土定点运算器_
内
c单符号判别法
容L_►溢出判别法《双符号判别法
一►逻辑运算与移位〔进位判别法
运算器
舁____>算术逻辑单元ALU
浮点数加减运算
_>浮点数算术运算y
、e上一曲11aL浮点数乘除运算
L-A浮点运算器一
―►浮点运算器组成
教学
学生学习情况
小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
存储器系统
授课题目
——存储器概述和半导体存储芯片
授课类型理论课
了解存储器结构和分类
教学目标
掌握存储元件和半导体存储器芯片结构
重点静态/动态存储元件
存储器芯片结构
难点
存储器芯片内部结构
动态存储器的刷新
教1、存储器系统的结构
学2、存储器分类
过3、存储元电路
程4、存储器芯片
作业
1、存储器系统的结构
2、存储器分类
3、存储元电路
静态存储元、动态存储元和刷新、只读存储器存储元
存储器芯片
存储器芯片组成与结构、存储器芯片工作原理、存储器芯片实例
主
CPU
要寄存器
教
学
内
容
位
据
教学小结学生学习情况
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第四章存储器系统
授课题目
——半导体存储器扩展技术
授课类型理论课
熟悉常用存储器芯片
教学目标
掌握半导体存储器扩展技术
重点
半导体存储器扩展技术
难点
半导体存储器扩展技术的应用
教1,常用存储器芯片
学2、存储器的扩展技术
过3、存储器扩展技术的应用
程4、并行存储器
作业
1、常用存储器芯片
2、存储器的扩展技术
(1)位扩展
(2)字扩展
(3)字位扩展
主3、存储器扩展技术的应用
要4、并行存储器
教(1)多体顺序并行存储器
学(2)多体交叉并行存储器
内
容
学生学习情况
教学小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第四章存储器系统
授课题目
——高速缓冲存储器
授课类型理论课
了解Cache基本原理
教学目标
掌握Cache地址映射
重点
Cache地址映射
难点
Cache地址映射
教
1、Cache基本原理
学
2、Cache地址映射
过
3、Cache的读写策略
程
作业
1、Cache基本原理
2、Cache地址映射
(1)全相联映射
(2)直接映像
(3)组相联映射
主3、Cache的读写策略
要
教
学
内
容
学生学习情况
教学小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第四章存储器系统
授课
题目---虚拟存储器
授课
理论课
类型
教
学熟悉虚拟存储器有关的基本概念
目
标
掌握虚拟存储器的地址变换
重
虚拟存储器、虚拟地址等概念
点
地址变换
难
点
虚拟存储器、虚拟地址等概念
地址变换
教1、虚拟存储器概述
学2、页式虚拟存储器
过3、段式虚拟存储器
程4、没页式虚拟存储器
作
业习题四1、2、6、9、12
_
1、虚拟存储器概述
(1)基本概念(2)虚拟存储器的管理方式
2、三种结构的虚拟存储器
动态存储元
只读存储元
--------A
主芯片组成与结构
静态存储器芯片(SRAM)
要存储器--------►
半导体存储器一
f芯片
--------►动态存储器芯片(DRAM)
教(主存)
---------►只读存储器芯片(ROM)
学
---------►位扩展法
内主存扩展
j方法-------->字扩展法
容
--------►字位扩展法
局部性原理
存储器一直接映射
高速缓冲存储器一
映射方式全相联映射
(Cache)
组相联映射
替换与写策略
管理方式
段式虚拟存储器
虚拟存储器
(辅存)
页式虚拟存储器
地址变换
段页式虚拟存储器
教学
学生学习情况
小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第五章指令系统
授课题目
---操作码的编码
授课类型理论课
了解指令的格式
教学目标熟悉有关指令系统的概念
掌握操作码的编码技术
重点指令的格式、CISC.RISC
操作码的编码技术
难点
操作码的编码技术
教
1、指令与指令系统
学
2、机器指令的格式
过
3、操作码的编码方法
程
作业
1、指令与指令系统
2、机器指令的格式
零地址指令、单地址指令、双地址指令、三地址指令
3、操作码的编码方法
定长编码
主变长编码
要操作码扩展技术
教Huffman编码法
学扩展编码法
内
容
学生学习情况
教学小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第五章指令系统
授课题目
一一指令的寻址方式
授课类型理论课
熟悉寻址方式概念
教学目标
掌握寻址方式
重点
寻址方式
难点
寻址方式
教
学1、指令寻址方式
过2,操作数寻址方式
程
作业
1、指令寻址方式
顺序寻址方式、跳转寻址方式
2、操作数寻址方式
立即寻址
直接寻址
主间接寻址
要寄存器直接寻址
教寄存器间接寻址
学变址寻址
内基址寻址
容相对寻址
隐含寻址
学生学习情况
教学小结
教学目标
完成情况
学生掌握情况
备注:填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机组成原理课程教案
第五章指令系统
授课题
目
——CISC、RISC
授课类
理论课
型
教学目
了解复杂指令系统和精简指令系统
标
重点
复杂指令系统和精简指令系统
难点
复杂指令系统和精简指令系统的特点
教1、复杂指令系统
学2、8086CPU指令系统
过3、精简指令系统
程4,SPARC机指令系统
作业习题五2、4、9、10、13
1、复杂指令系统
2、8086CPU指令系统
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