《计算机组成原理》教案(48学时)

附件1:教案首页

教案

2013〜2014学年第2学期

课程编号：（2013・2014・2）・ZX1080013・08040・l

授课专业：计算机科学与技术（软件方向）

授课班级：12计本（网络）

任课教师：____________梁海英____________

二级学院：计算机科学与信息工程学院

教研室：物联网工程

附件2：教案封二

课程基本信息

课程名称计算机组成原理

必修课公共课（）专业诔（J）

课程类型

选修课限选课（V）任选课（）

授课方式理论课讲授（J）实验（践）课（）考核方式考试（J）考查（）

课程教学

48学时学分数3学分

总学时数

学时分配理论讲授：48学时实验（践）：______学时上机：______学时

基本教材与主要参考资料•：

《计算机组成原理》（第五版）白中英主编，科学出版社，2013.03。

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英主编，清华大学出版社2013.01。

课程目标：

本课程旨在让学生熟悉运算器、存储器、控制器等部件的构成原理、功能和作用，以便更好地

开发和利用硬件资源，提高计算机的利用效率。

课程的目的：

1、熟悉计算机组成结构、原理、功能、作用。

2、理解计算机硬件与软件之间的关系。

3、为计算机系统的学习和应用打下良好的基础。

教学重点及难点：

教学重点：运算器、存储器、控制器等部件的构成原理、功能和作用，及各部件之间协调工作。

难点：运算器和控制器的功能、组成及工作原理

注：表中（）选项请打“J”。

附件3：章节或分次（课时）教案

计算机组成原理课程授课教案

噢理引理论课□讨论课口实验课

周次1课次1课时2俅生口习题课□其他

章节

第1章计算机系统概论

名称

教学目的及要求：

目的：掌握订算机硬件系统和软件系统的组成与功能

了解计算机系统的五级层次结构

要求：从不同的角度理解并掌握计算机硬件系统结构

教学重点与难点：

重点：计算机硬件系统结构

难点：计算机系统层次结构

教学方式方法、手段：

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

一、计算机硬件系统

如图1.1和图1.2所示

算器：算术运算和逻辑运算

CPU.

制器：控制各部件协调工作

主机11、

tAM

内存jRtOM

存储器

磁盘,存储程序

硬件系统<r

光盘和数据

外存（

计算机<外设」〔U盘

......J

系统1|小

i入设备：外设=>CPU

I/O设备《用彳出设备；CPU—>外设

1r

操作系统

数据管理系统’’高级语言解释程序

软件系统'系统软件《服务程序

高级语言编译程序

语言处理程序〈汇编语言汇编程序

连接程序

应用软件

X—X-、.调试程序

图1.1计算机系统

图1.2计算机各硬件之间的通路

二、计算机软件系统

如图1.1和图1.3所示

机器语言：0、1二进制代码构成的黯,执行速度快可移植性

低级语言1一编语言:符号语言,经过汇编程唐陶执行速度慢差

解释方式解雕序

计算机

执行的徽语言源程序=====＞结果

语言

高级语言边解释边执行

高级语言《

编译程序连接程序

编译方式

高级语言源程序=二二二＞目标程序==二河执行文件二二〉结果

执行的

编译连接执行

高级露

图1.3计算机语言

三、计算机系统层次结构

级别说明

第5级高级语言级

第4级汇编语言级

第3级操作系统级

第2级机器语言级

第1级微程序级（硬件级）

讨论、练习、作业：

无

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清嘶、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明:

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3等。

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计算机组成原理课程授课教案

习理论课□讨论课口实验课

周次1课次2课时2课型

□习题课□其他

章节

2.1数据的表示

名称

教学目的及要求：

目的：掌握数制及数制之间的转换方法

掌握带符号数的四种编码表示方法及其相互转换

要求：熟练进行数制转换、编码转换

教学重点与难点：

重点：原码、反码、补码、移码之间的相互转换

难点：带符号定点数的四种编码与真值之间的转换

教学方式方法、手段：

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

一、数制及其转换方法

（一）数制

基本数码

数制基数位权位值权展开式

位系数K

i

十进制1010Ki*10

i

二进制0、122，Ki*2办*2'

i-m

n-\

八进制0〜788，Ki*8，Z"

十六进制0〜9、A〜F1616办,*16‘

（二）数制之间的转换（等值、相互）

1.十进制与N进制之间的转换（N为2、8、16）

1）十进制〈一N进制（按权相加法）

即将N进制数的权展开式写出来，然后用十进制的运算规则进行运算，最后相

加得到的和，即为该N进制数转换到的等值十进制数。

2）十进制一＞N进制

（1）整数部分1除基逆取余，商为零止）

用该十进制的整数部分，除以要转换到的进制的基数，除到商为零时停止,

然后按逆序取每次得到的余数，即为该十进制数转换到的等值N进制数。

（2）小数部分（乘基顺取余，达精度止）

用该十进制的小数部分，乘以要转换到的进制的基数，乘到满足精度要求

为止，然后按顺序取每次得到的整数，即为该十进制数转换到的等值N进

制数。

2.二进制与2"进制之间的转换（ni为3、4）

1）二进制<一2”进制（m位变1位）

对二进制数以小数点为界，向左右两侧进行分组，每m位为1组，1组转换成1

位2m进制的数。

2）二进制一>2”进制（1位变m位）

用除基逆取余法，将1位2n进制的数转换成m位二进制数。

二、带符号定点数的编码表示及其相互转换

（一）定点数的概念（小数点位置固定的数，表示时可省略小数点）

1.定点整数：小数点位置固定在数值位的末尾

2.定点小数：小数点位置固定在数值位的前面

3.定点数表示方法

类别符号位数值位说明

定点整数XnXn-!Xn-2……X.XoN位定点整数

定点小数XoX-1X-2……X-(^nXFM位定点小数

（二）带符号定点数的编码表示（适用于定点整数和定点小数）

1.带符号数的机器码

1）真值：带“十、一”号的数

2）符号数值化：即用0和1表示“十、一”号

3）用二进制数表示

4）有四种编码方式：原码、反码、补码、移码

2.原码（符号位连接绝对值的数值位|X）

[X]^0|X|,X>0

[X]«=1|X|,X<0

定点字节整数原码表示数的范围如表2.2所示，范围为：一（2即[1）〜+（28-'-1）,

则n位定点整数原码表示数的范围为：一（2自-1）〜+（2n-,-l）,其中+0和一0的原

码是不相同的。

二进制数原码范围反码范围补码范围个数

00000000+0+0+0

个

••••••••••••••••••••••••128

正数

01111111+127+127+127

10000000-0-127-128

128个

•••••••......••••••••••••

负数

11111111-127-0-1

3.反码（位数的反码为其原码数值位按位取反，符号位不变）

[X]反二0|X|,X>0

[X]反=1|右，X<0

定点字节整数反码表示数的范围如表2.2所示，范围为：一（21-1）〜+（28"-1）,

则n位定点整数反码表示数的范围为：一（2自-1）〜+（2n,-l）,其中+0和一0的反

码是不相同的。

4.补码（负数的补码为其反码数值位末位加1,符号位不变）

[X]补=0|X|,X>0

[X]补=1（|右+1）,X<0

定点字节整数补码表示数的范围如表2.2所示，范围为：-〜+（28-'-1）,则n位

定点整数补码表示数的范围为：-2,一+（2nl-l）,其中+0和-0的补码是相同的。

5.移码（也叫增码，移码为其补码符号位取反，数值位不变）

[X]M1|XRX>0

[X]»=O（|X1+1）,X<0

移码只用来表示浮点数阶码，只进行加减运算。

（三）带符号定点数的编码之间的转换

1.正数的原码、反码和补码是一样的，符号位固定为0

2.负数的原码、反码和补码关系为：

1）符号位固定为1

2）负数的反码为其原码数值位按位取反，符号位不变

3）负数的补码为其反码数值位末位加1,符号位不变

4）负数的原码为其补码数值位末位减1再变反，或者补码数值位变反末位加1,符号

位不变

3.移码和补码的关系为：移码为补码符号位取反，数值位不变

讨论、练习、作业：

62页第1、2题

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（笫五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

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计算机组成原理课程授课教案

习理论课□讨论课口实验课

周次2课次3课时2课型

□习题课□其他

章节

2.2定点加法、减法运算

名称

教学目的及要求：

目的：熟练掌握用补码定点加法、补码定点减法运算的方法

要求：熟练进行定点加法运算、定点减法运算

教学重点与难点：

重点：定点加法、减法运算

难点：定点加法、减法运算方法

教学方式方法、手段：

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

一、定点加法运算

（-）补码加法

1.公式：［X］补+［Y］产［X+Y］补（mod2m）

2.例题:27页例11和例12题

（二）补码加法溢出检测方法

1.溢出的概念：超出所能表示数的范围

2.溢出检测方法

（1）双符号位法：也称变形补码法

两个加数X和Y分别用双符号位补码进行运算，00表示正数，11表示负数，若相

加结果两符号位相同，则没有溢出，否则有溢出，10表示负溢，01表示正溢。

溢出标志v=sfl®sf2

例题:29页例17和例18

（2）单符号法

两个加数X和Y分别用单符号位补码进行加法运算，。表示正数，1表示负数，若

相加结果最高数值位进位标志C。和符号位进位标志C「不一致，则有溢出，否则无

溢出。

溢出标志V=C㊉Co

（四）基本的二进制加法/减法器

1.一位全加器

AiIBi

2.n位串行（行波）进位加法器

CnSn-ISn-2SISO

二、定点减法运算

L公式：［X—Y］产［X］补+［—Y］补

2.［—Y］补的求法：将［Y］补所有位（包括符号位）变反，末位加1。此过程叫做求补运算,

不是求补码。

3.例题:28页例13和例14题

讨论、练习、作业:

62页第5、6题

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

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周次3课次4课时2课型

□习题课□其他

章节

2.3定点乘法（上）

名称

教学目的及要求：

目的：熟练掌握用原码乘法运算的方法

要求：熟练进行定点乘法运算

教学重点与难点：

重点：定点乘法运算

难点：定点阵列乘法运算方法

教学方式方法、手段:

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

定点原码并行乘法运算

1.不带符号的阵列乘法器

己知：被乘数知］原被fXm_l..X］Xo＞乘数［丫］族=YfYn-l........YiYo

则:乘积⑵片（Xf-Yf）（「……X.Xo）*（V,……YM）

其中：Xf和匕分别7被乘苏g乘数的符号位；乘积数值位被乘数与乘数的数值位之和,

即m+n位。

运算规则：

1）乘积的符号位为两数的符号位异或，即ZLXI㊉Yf

2）乘积的数值部分则是两个正数相乘之积

即2n•・・・・•Z.Zo=(X,HX(Xo)*(YnT・•・・•・YM)

数值相乘的过程与手工乘法类似：

X)

XT。X^Yo……X.YoXoYo

……X.Y,X、

+)X"Ynl(『一XYTXX-

Zfn+n-lZ.Zo

上述过程说明了与门电路产生被加数的过程及mXn乘法阵列实现被加数求知过程，实

现电路如下图所示：

被乘数乘数

Xm-1…XIXOYn-I—Y1Y0

▼▼▼▼w▼▼

mxn个与门电路被加数产生部件

Xm-lYn▼-1…X_1Y*0——*X_OYO

mx（n-l）个全加器阵列被加数求和部件

mxn阵列乘法器

Zm+n-1ZlZ0

▼▼▼

乘积

例题：34页例19题

讨论、练习、作业:

62页第7题

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

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计算机组成原理课程授课教案

3课次5课时2课型需螳黑〃□实验课

周次

章节

2.3定点乘法（下）

名称

教学目的及要求：

目的：熟练掌握用原码乘法运算的方法

要求：熟练进行定点乘法运算

教学重点与难点：

重点：定点乘法运算

难点：定点阵列乘法运算方法

教学方式方法、手段：

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

定点原码并行乘法运算

2.带符号的阵列乘法器

已知:被乘数X=XaX1H……X.Xo,乘数Y=YMT……YlYo

则:乘积Z=（Xn㊉Yn）（Xi……X.Xo）*（Yn-）……Y.Yo）

Zn♦nZ|»«n-lZ[Z（j

其中：X“和Yn分别为被乘数与乘数的符号位，Zm“为乘积的符号位；乘积数值位是被乘

数与乘数的数值位之和，即m+n位。

运算规则：

1）算前求补：将两个操作数X和Y先变成正整数

2）不带符号的乘法阵列：对两个正整数相乘

3）算后求补：当两个输入操作数的符号不一致时，把运算结果变换成带符号的数

带符号的阵列乘法器（也称符号求补的阵列乘法器，或者称带求补级的阵列乘法器）

如下图所示：

带求补级的阵列乘法器既适用于原码乘法，也适用于间接的补码乘法。

在原码乘法中，算前求补和算后求补都不需要，因为输入数据都是立即可用的。

在间接的补码阵列乘法却需要使用三个求补器，算前求补器将输入的两个乘数补

码求出对应的绝对值，送入不带符号乘法阵列器中运算；算后求补器，将不带符号乘

法阵列运算得到的值，转换为乘积的补码。

例题：35页例20、21题

讨论、练习、作业：

62页第7题

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

附件3：章节或分次（课时）教案

计算机组成原理课程授课教案

习理论课□讨论课口实验课

周次4课次6课时2课型

□习题课□其他

章节

2.4定点除法运算

名称

教学目的及要求：

目的：熟练掌握定点除法运算的方法

要求：熟练进行定点除法运算

教学重点与难点：

重点：定点除法运算

难点：定点阵列除法运算方法

教学方式方法、手段:

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

一、定点除法运算

（一）原码除法算法原理

运算规则：两个原码表示的数相除时，商的符号由两数的符号按位相加求得.商的数值

部分由两数的数值部分相除求得。

设有n位定点小数（定点整数也同样适用）：

被除数［X］原％XnT……X.Xo,除数［Y］原=Yf,Yg……Y.Yo

则：商［Q］原=（Xf-Yf）（O.Xg……X,Xo）/（0.Yn-.……Y,Yo）

二Qr.Qm...Q.Qu

其中：X「和丫：分别为被除数与除数的符号位，商的符号Qf=X,㊉

原码除法手算的过程：

例：设被除数x=0.1001,除数y=0.1011,手算求x+y。

0.11016商q

0.1011J0.10010x（r0）被除数小于除数，商0

-0.010112"y除数右移1位，减除数，商1

0.001110rl得余数rl

-0.0010112%除数右移1位，减除数，商1

0.00001100r2得余数r2

-0.000010112'y除数右移1位，减除数，商1

0.00000001r4得余数r4

得x+y的商q=0.110L余数为r=0.00000001

在计算机中，小数点是固定的，不能简单地采用手算的办法。为便于机器操作，使“除

数右移”和“右移上商”的操作统一起来。机器除法运算的特点：先减，后判断。

（二）定点原码并行除法器

1.可控加法/减法（CAS）单元

有四个输出端和四上输出端。当输入线P=0是，CAS做加法运算：当P=1时，CAS做减

法运算。Bi除数右移。

2.不恢复余数的阵列除法器（也称加减交替法阵列除法器）

不恢复余数法的除法阵列由一组可控加法/减法（CAS）单元的阵列来构成。在不恢复余数

的除法阵列中，每一行所执行的操作究竟是加法还是减法，取决于前一行输出的符号与

被除数的符号是否一致。当出现不够减时，部分余数相对于被除数来说要改变符号。这

时产生一个商位“0”，除数首先沿对角线右移，然后加到下一行的部分余数上。当部

分余数不改变它的符号时，即产生一个商位“1”，下一行的操作应该是减法。

在不恢复余数的除法阵列中，完成定点数除法数值运算过程如下：

(1)初始操作是被除数X减除数Y,即［X］补+［-Y］补

(2)若余数为负，则商上0,除数右移一位，下一步做加法：

(3)若余数为正，则商上1,除数右移一位，下一步做减法；

(4)循环n+1次

例题:已知x=0.101001,y=0.Ill,求x4~y

解：［|y|］补=。111［Ty|］补=1.001［|x|］补=0.101001

0.101001

+[-|y|］补1.001

1.110001r0<0,商0

+Uy|]补。0111

0.001101rl>0,商1

+[-»门补1.11001

1.111111r2<0,商0

±[|yI]补0.000111

0.000110r3>0,商1

Qs=XsSYs=0®0=0Rs=Xs=0

所以，商联0.101,余数r=0.000110

讨论、练习、作业:

63页第8题

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

附件3：章节或分次（课时）教案

计算机组成原理课程授课教案

周次5课次7课时2课型驯缙上乎课口实验课

2.5定点运算器的组成

教学目的及要求：

目的：了解定点运算器的组成

要求：了解定点运算器的组成

教学重点与难点：

重点：了解定点运算器的组成

难点：了解定点运算器的组成

教学方式方法、手段：

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

基本组成包括：

1）算术逻辑运算单元ALU：核心部件

2）暂存器：用来存放参与计算的数据及运算结果，它只对硬件设计者可见，即只被控

制器硬件逻辑控制或微程序所访问。

3）通用寄存器堆：用7存放程序中用到的数据，它可以被软件设计者访问。

4）内部总线：用于连接各个部件的信息通道。

（一）逻辑运算（没有进位）

所谓逻辑数，是指不带符号的二进制数，是非数值型数据，表示的是计算机所要处理的

一些状态信息。利用逻辑运算可以进行两个数的比较，或者从某个数中选取某几位等操

作。计算机中的逻辑运算，主要是指逻辑非、逻辑加、逻辑乘、逻辑异四种基本运算。

（二）多功能算术/逻辑运算单元（ALU）

本节我们介绍的多功能算术/逻辑运算单元（ALU）不仅具有多种算术运算和逻辑运算的

功能，而且具有先行进位逻辑，从而能实现高速运算。它的逻辑功能图如下图所示：

74181是一个四位的ALU,它有两种工作方式。对正逻辑操作数来说，算术运算称高电

平操作，逻辑运算称正逻辑操作（即高电平为“1”）。对于负逻辑操作数来说，正好相

反。

由于S。〜S3有16种状态组合，因此，ALU有16种算术运算和16种逻辑运算功能。控制

端M用于控制ALU是进行算术运算还是逻辑运算。当M=0时，进行算术运算。当乂=

1时，进行逻辑运算。

（三）内部总线

总线是计算机内各部件之间传送信息的公用的一组连线。

根据总线所在位置，总线分为内部总线和外部总线两类。内部总线是指CPU内各部件的

连线，而外部总线是指系统总线，即CPU与存储器、I/O系统之间的连线。

按总线的逻辑结构来说，总线可分为单向传送总线和双向传送总线。所谓单向总线，就

是信息只能向一个方向传送。所谓双向总线，就是信息可以分两个方向传送,既可以发

送数据，也可以接收数据。

（四）定点运算器的基本结构

运算器包括ALU、阵列乘/除法器、寄存器组、多路开关、三态缓冲器、数据总线等逻

辑部件。

运算器的设计，主要是围绕ALU和寄存器组与数据总线之间如何传送操作数司运算结果

的。计算机的运算器有如下三种结构形式。

1.单总线结构的定点运算器

在单总线结构中，输入数据和输出操作结果需要三次串行的选通操作。控制电路比较简

单。

2.双总线结构的定点运算器

在双总线结构中，操作的控制要分两步完成：（1）在ALU的两个输入端输入操作数，形

成结果并送入缓冲寄存器；（2）把结果送入目的寄存器。

3.三总线结构的定点运算器

在三总线结构中，ALU的两个输入端分别由两条总线供给，而ALU的输出则与第三条总

线相连。这样，算术逻辑操作就可以在一步的控制之内完成。另外，设置了一个总线旁

路器。如果一个操作数不需要修改，而直接从总线2传送到总线3,那么可以通过控制

总线旁路器把数据传出。操作时间快。

讨论、练习、作业：

63页第8题

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

附件3：章节或分次（课时）教案

计算机组成原理课程授课教案

习理论课□讨论课口实验课

周次5课次8课时2课型

□习题课□其他

章节

2.6浮点运算方法（上）

名称

教学目的及要求：

目的：掌握浮点数的加减法运算

要求：熟练浮点数的加减法运算

教学重点与难点：

重点：浮点数的加减法运算

难点：浮点数的加减法运算

教学方式方法、手段:

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

一、浮点数加法、减法运算

设有两个浮点数x和/,它们分别为x=2"・比和y=2'y•M＞.

其中：Ex和弧分别为数x和y的阶码

Mx和My分别为数x和y的尾数。

（一）运算规则

Ex

1.当Ex=Ey=E时，xly=2（Mx1My）

2.当ExNE、时，先对阶，使X和Y的阶码相同，然后按照上式计算。

（二）浮点数加、减法运算步骤

1.对阶（小阶向大阶看齐）

先求阶差△E=ELEY

①若△£=（）,则不必对阶

②若△£＞（）,则氏＞E。阶码向区看齐，Mv右移位

③若△£＜（）,则LVEY.阶码向E、看齐，Mx右移AE位

2.尾数相加减

M±My］补=［MJ卜十［土My土

3.结果规格化

因为尾数用补码表示，所以将尾数变为0.1…或1.0…的形式

1）右规格化:尾数结果为10.…或01.…时进行

处理方法:将尾数右移1位，并且阶码加1。

2）左规格化:尾数结果为0.0…或1.1…时进行

处理方法:尾数每左移1位，阶码减1,重复直到结果尾数为0.1…或1.0…为止。

4.舍入处理（“0舍1入”法）

如果右移时被丢掉数位的最高位为0则舍去，为1则将尾数的末位加“1”，

5.判断溢出

浮点数的溢出通常是以其阶码的溢出表现出来的。在规格化和舍入时都可能发生溢出，

若阶码正常，力口/减运算正常结束。若阶码下溢，则置运算结果为机器零，若上溢，则

置溢出标志。

讨论、练习、作业：

63页第9题

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

附件3：章节或分次（课时）教案

计算机组成原理课程授课教案

习理论课□讨论课口实验课

周次6课次9课时2课型

□习题课□其他

章节

2.6浮点运算方法（下）

名称

教学目的及要求：

目的：掌握浮点数的乘除法运算

要求：熟练浮点数的乘除法运算

教学重点与难点：

重占.浑占新的痴阵涉云篁

难高浮谭数的乘范法运算，移码加减运算及溢出判断

教学方式方法、手段：

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

二、浮点数的乘、除法运算

（一）运算规则

Ey

设有两个浮点数*和y：x=2%・Mx和y=2•My

浮点乘法运算的规则是：xXy=2（Ex+Ey>-（MQAL）

浮点除法运算的规则是：x+y=2岛」八・（ME）

（二）乘、除法运算步骤

1.阶码加/减操作

移码加、减法运算的公式为：

[x±y]移=[x]移+[±y]补

双符号位的阶码加法器：规定移码的最高符号位恒用0参加加减运算。

2.尾数乘/除操作

3.结果规格化

4.舍入处理

5.判断溢出

溢出条件是阶码结果的最高符号位为1。此时，当低位符号位为0时，表明结果上溢，

为1时，表明结果下溢。当最高符号位为。时，表明没有溢出。此时，当低位符号位为

1，表明结果为正；为0时，表明结果为负。

讨论、练习、作业：

63页第9、10题

教学反思:

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01

填表说明:

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

附件3：章节或分次（课时）教案

计算机组成原理课程授课教案

习理论课□讨论课口实验课

□习题课□其他

3.1存储器概述

教学目的及要求：

目的：掌握存储器的分类、分级、技术指标

要求：掌握存储器的分类、分级、技术指标

教学重点与难点：

重点：存储器的分类、分级、技术指标

难点：掌握存储器的分类、分级、技术指标

教学方式方法、手段：

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

一、存储器分类

存储器中最小的存储单位可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，

再由许多存储单元组成一个存储器。

1.按存储介质分

半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。

磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。

2.按存储方式分

随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置

无关。

顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关。

3.按存储器的读写功能分

只读存储器（ROM）：存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器。

随机读写存储器（RAM）：既能读出又能写入的半导体存储器。

4.按信息的可保存性分

非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器，

永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器，

5.按在计算机系统中的作用分

根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储

器、控制存储器等。

二、存储器的分级结构

为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，目前通常采用多级存

储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外（辅助）存储器构成的多级（三

级）存储体系结构。

CPU能够直接访问的存储器称为内存储器（内存）.

CPU不能直接访问外存储潜，外存储器上的信息必须调入内存后才能由CPU处理。

高速缓冲存储器（Cache）：是CPU与主存储器间的一个高速小容量的半导体存储器。通

过Cache可以使CPU高速存取主存储器中的指令和数据。

特点：存取速度快，但存储容量小。

主存储器（主存）：存放计算机运行期间的大量程序和数据。

特点：存取速度较快，存储容量不大。

外存储器（辅助存储器）：外存存放系统程序和大型数据文件及数据库。

特点：存储容量大，成本低，速度慢。

在多级存储器管理系统中，各级存储器承担不同的职能：Cache提速；外存提供大容量；

主存提供运行程序和数据的存储。

三、存储器基本概念及技术指标

1.基本概念

记忆元件（存储介质）：组成存储器的物理器件

位：一位二进制

存储单元：若干存储位构成的存储单元

字节单元：8位二进制构成的存储单元

字（存储）单元：存放一个字的存储单元

存储体：许多存储单元构成的集合

地址：存储单元的编号，用于识别不同单元

字节地址：每个单元存放一个字节时，则相应地址为字节地址

字地址：每个单元存放一个机器字时，则相应地址为字地址

2.技术指标

存储容量：存储器具有的存储单元总的数量。

一般可通过地址的位数反映出单元数的多少，与每个单元存取信息量的二进制位数的乘

积，它反应了存储器存储信息的能力。其单位通常为：KB,MB,GB,TBo

1K=210=10241M=2201G=230

IK单元有10位地址，IM单元有20位地址，1G单元有30位地址。

存取时间：启动到完成一次存储器操作所经历的时间。分为读出时间和写入时间。

存储周期：连续启动两次读（写）操作所需间隔的最小时间。通常存储周期略大于存取

时间。

存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，（单位为MB/s,每秒多少兆字节），反应

了存储器的整体速度。

讨论、练习、作业：

111页第1、2、4（1）题

教学反思：

能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间

分配合理，师生互动效果良好，板书工整。

参考书目资料：

《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社2013.01___________________

填表说明：

1.每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。

2.课次为授课次序，填1、2、3……等。

附件3：章节或分次（课时）教案

计算机组成原理课程授课教案

习理论课□讨论课口实验课

周次7课次11课时2课型

□习题课□其他

章节

3.2SRAM存储器

名称

教学目的及要求：

目的：掌握存储器的分类、分级、技术指标、RAM的种类及扩展

要求：熟练进行RAM容量扩展

教学重点与难点：

重点：存储器的分类、分级、技术指标、RAM的种类及扩展

难点：进行RAM容量扩展

教学方式方法、手段:

讲授法、归纳法

辅助手段：图表法

教学过程：

目前广泛采用的半导体存储器是MOS半导体存储器。根据存储信息的原理不同，分为

静态M0S存储器（SRAM）和动态M0S存储器（DRAM）。

一、基本的静态存