广州大学计组课程设计

广州大学计组课程设计一、课程目标

知识目标：

1.理解并掌握计算机组织与结构的基本原理，包括处理器设计、存储系统、输入输出系统等；

2.学习并掌握计算机体系结构中的指令集架构、流水线技术、存储器层次结构等关键概念；

3.了解并分析计算机性能评估的指标及方法，如CPU时钟周期、指令吞吐率、CPU利用率等。

技能目标：

1.能够运用所学知识分析和解决简单的计算机体系结构设计问题；

2.能够设计简单的指令集，并通过模拟实验验证其正确性；

3.能够运用性能评估指标对不同计算机体系结构进行比较和分析。

情感态度价值观目标：

1.培养学生主动探究计算机组织与结构知识的兴趣，激发其学习热情；

2.培养学生的团队合作意识，使其在小组讨论和实验中相互学习、相互帮助；

3.增强学生的科技创新意识，使其关注计算机领域的发展趋势，为未来职业生涯奠定基础。

本课程针对广州大学计算机专业本科生，结合学生已有知识基础和课程特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的计算机体系结构设计能力和性能分析能力。课程目标具体、可衡量，便于后续教学设计和评估。通过本课程的学习，使学生能够全面掌握计算机组织与结构的基本知识，为未来从事计算机相关领域的研究和工作打下坚实基础。

二、教学内容

1.计算机系统概述：介绍计算机系统基本组成、发展历程，理解计算机体系结构及组织的基本概念。

教材章节：第一章计算机系统概述

2.计算机结构：讲解处理器设计、存储系统、输入输出系统等组成部分，分析其工作原理和相互关系。

教材章节：第二章计算机结构

3.指令集架构：学习指令集设计、指令格式、寻址方式等，探讨不同指令集架构的特点及优势。

教材章节：第三章指令集架构

4.CPU流水线技术：介绍流水线的基本概念、分类，分析流水线技术对计算机性能的影响。

教材章节：第四章CPU流水线技术

5.存储器层次结构：讲解存储器体系结构、缓存技术、虚拟存储器等，探讨存储器层次结构对系统性能的影响。

教材章节：第五章存储器层次结构

6.计算机性能评估：学习计算机性能指标、评估方法，分析不同计算机体系结构的性能差异。

教材章节：第六章计算机性能评估

7.实践环节：组织学生进行指令集设计、CPU流水线模拟等实验，巩固理论知识，提高实际操作能力。

教学内容安排和进度：共计16周，每周2课时。第1-6周讲授计算机系统概述、计算机结构、指令集架构等内容；第7-12周讲解CPU流水线技术、存储器层次结构、计算机性能评估等内容；第13-16周进行实践环节，组织学生完成相关实验。通过以上教学内容的学习，使学生全面掌握计算机组织与结构相关知识。

三、教学方法

本课程采用以下多样化的教学方法，旨在激发学生的学习兴趣，提高教学效果：

1.讲授法：教师通过生动的语言、形象的比喻和丰富的案例，对计算机组织与结构的基本概念、原理和关键技术进行讲解。讲授过程中注重启发式教学，引导学生主动思考，提高课堂互动。

2.讨论法：针对课程中的重点和难点，组织学生进行小组讨论，鼓励学生发表自己的观点，培养学生的批判性思维和解决问题的能力。讨论主题与课本内容紧密相关，如指令集设计、存储器层次结构等。

3.案例分析法：选择具有代表性的计算机体系结构案例，如Intel处理器、ARM架构等，引导学生分析其设计原理、性能特点和应用场景，使学生能够将理论知识与实际应用相结合。

4.实验法：组织学生进行指令集设计、CPU流水线模拟等实验，让学生在动手实践中掌握计算机组织与结构的基本原理，提高实际操作能力。

具体教学方法如下：

1.混合式教学：将线上教学与线下教学相结合，利用网络平台提供预习资料、课后习题等，引导学生自主学习，提高课堂效果。

2.课堂互动：鼓励学生提问、回答问题，进行课堂小测试，提高学生的课堂参与度和注意力。

3.小组合作：组织学生进行小组合作学习，共同完成实验项目，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

4.反馈与评价：及时给予学生反馈，指导学生改进学习方法，关注学生的个体差异，提高教学效果。

5.拓展阅读：推荐与课程内容相关的书籍、论文和网站，引导学生进行拓展阅读，拓宽知识面。

四、教学评估

为确保教学质量和全面反映学生的学习成果，本课程采用以下评估方式：

1.平时表现：占总评成绩的20%。包括课堂出勤、提问、讨论、小组合作等环节。评估学生课堂参与度、学习积极性和团队合作能力。

-课堂出勤：评估学生的出勤情况，鼓励学生按时参加课程；

-课堂提问与讨论：鼓励学生提问、回答问题，评估学生的思维活跃度和理解程度；

-小组合作：评估学生在小组项目中的贡献和表现，包括协作、沟通能力等。

2.作业：占总评成绩的30%。布置与课程内容相关的作业，包括理论知识和实践操作。评估学生对课程知识的掌握和应用能力。

-理论作业：布置课后习题，巩固课堂所学知识；

-实践作业：完成实验报告，评估学生的动手操作能力和问题解决能力。

3.考试：占总评成绩的50%。包括期中考试和期末考试，评估学生对课程知识的综合运用和掌握程度。

-期中考试：评估学生对前半学期课程内容的掌握，为期末考试提供反馈；

-期末考试：全面评估学生对整个课程知识的综合运用和掌握程度。

4.附加评估：针对学习积极性高、表现突出的学生，可适当给予附加分数，以提高学生的学习积极性。

-拓展阅读：鼓励学生进行拓展阅读，分享学习心得，给予适当加分；

-课堂报告：学生可自愿报名进行课堂报告，分享课程相关话题，提高表达能力。

五、教学安排

为确保教学进度和效果，本课程的教学安排如下：

1.教学进度：共计16周，每周2课时，每课时45分钟。教学进度与教学内容紧密结合，确保在有限时间内完成教学任务。

-第1-6周：计算机系统概述、计算机结构、指令集架构等基础知识；

-第7-12周：CPU流水线技术、存储器层次结构、计算机性能评估等进阶知识；

-第13-16周：实践环节，包括指令集设计、CPU流水线模拟等实验。

2.教学时间：根据学生的作息时间，安排在每周的固定时间进行授课，以利于学生形成稳定的学习节奏。

-周一、周三下午7-8节，确保学生有充足的时间进行课前准备和课后复习。

3.教学地点：理论课程在多媒体教室进行，便于教师利用PPT、视频等教学资源进行讲解；实践课程在计算机实验室进行，为学生提供良好的实践环境。

4.考试安排：

-期中考试：安排在第8周，考试形式为闭卷，全面考察学生对前半学期知识的掌握；

-期末考试：安排在课程结束后的第17周，考试形式为闭卷，综合评估学生对整个课程知识的掌握。

5.课外辅导：根据学