计算机组成原理教案

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