计算机组成原理教案模板

教案

XX学年第XX学期

课程名称：计算机组成原理____________

教学模式：线上口线下团混合口实践口

授课班级：卫专业XX年级迎班

授课教师：xx职称：jcx

授课教材：计算机组成原理（第五版）—

编写说明

1.教案是教学过程的实施方案，是根据课程教学大纲规

定的教学内容和教学基本要求，结合授课对象的实乐

情况，对教学活动的全程设计。

2.建议理论授课每次课（2小节）编写一个教案，实践课

根据实践内容编写教案；每门课程的教案按学期用一

个封面左侧装订，A4纸双面打卬，手写亦可。

3.本表的每项内容都要认真填写，“教学过程”部分要

详细填写；要求格式整齐，段落清晰，注重思想性、科

学性、逻辑性和艺术性。

4.每门课程的授课教案在每次授课时应及时更新。

第1讲

授课时间3月1日.第」一周周二,第34节课次1

课时

授课类型理论课■讨论课口习题课口实脸课口其他：_____2

安排

第一章计算机系统概论

§1.1计算机的分类

§1.2计算机的发展简史

授课题目1.2.1计算机的五代变化

1.2.2半导体存储器的发展

1.2.3微处理器的发展

1.2.4计算机的性能指标

知识：了解计算机的发展历史，包括国产计算机；

了解计算机的分类及应用范围；

理解计算机的性能指标。

能力：掌握计算机的特点，冯诺依曼计算机中的五大部件在计算机系

教学目标

统中所起的作用，每个部件的基本工作原理，培养学生程序设计能力

和分析计算机组成原理的能力。

素养：认识到计算机组成对后续专业课程学习的重要性以及研发自主

知识产权计算机、包括研发软件和硬件的重要性。

教学重点

冯诺依曼结构计算机的组成和特点；计算机的工作流程-程序运行。

和难点

教学方式板书口多媒体■音视频口演示口操作口参访口其他：________

教学过程

师生互动教学方法

教学内容

设计和时间安排

课预习教材和课件问题：计

前

算机的应

准

用都有哪

备

些？

提问1:计

(1)内容介绍讲授，5分钟

算机发展

授

的大事件

课(2)课程目标讲授，5分钟

都有哪

内

些？

容(3)教学方式、学习方式、考核方式及评分标准讲授，5分钟

(4)课程内容介绍讲授，5分钟

提问2:第讲授/讨论，

(5)讨论计算机的出现，应用领域，特点

一台计算10分钟

机出现？讲授，10分

(6)计算机的分类方法

钟

视频、讲授，

(7)计算机的发展史

视频：播10分钟

放短视频讲授，10分

(8)半导体存储器的发展

讲解计算钟

机的发展讲授，15分

(9)微处理器的发展(引入国产芯片的现状分

史。钟

析，讲解国产计算机的发展)讲授，5分钟

提问：

CPU、半

(10)计算机的性能指标

导体技术

的发展，

国产计算

机的发

展？

课计算机软、硬件章节预习，计算机组成原理试题

后解析完成本章节内容。

活

动

—2—

第2讲

授课时间二_月工日，第1周周三第32节课次1

课时

授课类型理论课■讨论课口习题课口实脸课口其他：_____2

安排

第一章计算机系统概论

§1.3计算机的硬件

1.3.1硬件组成要素

1.3.2运算器

1.3.3存储器

1.3.4控制器

授课题目1.3.5适配器与输入输出设备

§1.4计算机的软件

1.4.1软件的组成与分类

1.4.2软件的发展演变

§1.5计算机系统的层次结构

1.5.1多级组成的计算机系统

1.5.2软件与硬件的逻辑等价性

知识：了解计算机的硬件发展、构成及分类；

了解计算机的软件发展、构成及分类；

理解计算机的层次结构及软硬件的逻辑等价性。

教学目标能力：了解并掌握计算机的工作步骤，培养学生程序设计能力和分析

计算机组成原理的能力。

素养：认识到计算机组成对后续专业课程学习的重要性以及研发自主

知识产权计算机、包括研发软件和硬件的重要性。

教学重点

计算机的工作步躲及计算机硬件的主要技术指标。

和难点

教学方式板书口多媒体■音视频口演示口操作口参访口其他：________

教学过程

师生互动教学方法

教学内容

设计和时间安排

—3—

预习教材和课件思考题：

计算机的

硬件、软

课

件都有哪

前

些？字、

准

字长、字

备

节、位等

概念

提问1:为

(1)内容介绍讲授，5分钟

什么要用

到总线结

(2)硬件组成要素讲授，5分钟

构？

计算机硬讲授，10分

(3)运算器

件、软件钟

是如何分

(4)存储器讲授，5分钟

美的？

讲授/讨论，

(5)控制器

10分钟

讲授，10分

(6)适配器与输入输出设备

钟

视频、讲授，

(7)计算机的软件

提问2:软10分钟

件开发流讲授，10分

授(8)软件的组成与分类

程？钟

课

讲授，10分

内(9)软件的发展演变钟

容

(10)计算机系统的层次结构讲授，5分钟

提问3计

(11)多级组成的计算机系统讲授，5分钟

算机硬件

主要技术

(12)软件与硬件的逻辑等价性讲授，5分钟

指标的原

理？

—4—

课计算机运算方法章节内容预习，计算机组成原理

后试题解析完成本章节内容。

活

动

第3讲

授课时间二-月上日，第_2_周周二_第3・4节课次1

课时

授课类型理论课■讨论课口习题课口实验课口其他：_____2

安排

第二章数据的表示

§2.1数据的表示方法

§2.2数制间的转换

授课题目

2.2.1原码

2.2.2反码

2.2.3补码

知识：了解计算机的内部数据和文字的表示；

理解并掌握计算机的内数据的转换方法；

理解计算机无符号数和符号数的表示方法。

能力：掌握计算机中各类数据的表示方法，使学生掌握数据处理的基

教学目标

本理论，提升学生软硬协同的程序设计能力和计算机系统能力。

素养：计算机数制的相互转换方法及原码、补码、反码间的相互转换

对提升计算机相关问题进行理论分析、计算和提高学生的硬件素养。

教学重点

计算机中教制间的转换方法；信息的编码方式。

和难点

教学方式板书口多媒体■音视频口演示口操作口参访口其他：________

教学过程

师生互动教学方法

教学内容

设计和时间安排

回顾计算机的基本组成，引入计算机的五大组成问题：一

课

与本章运算方法和运算器之间的关系。个数学加

前

法在计算

准

机内部的

备

实现？

—5—

提问1:计

(1)内容介绍讲授，5分钟

算机是如

何识别和讲授，15分

(2)数据的表示方法，无符号，带符号数

处理信息钟

的？讲授，15分

(3)二进制、八进制、十六进制及十进制

钟

讲授，10分

(4)数的机器码表示

提问2：原钟

码、反码讲授/讨论,5

(5)数制的相互转换

和补码的分钟

异同讲授，5分钟

(6)原码的表示方法

的

机器码分视频、讲授，

(7)反码的表示方法

别是什5分钟

授

么)？

课(8)补码、移码的表示方法

讲授，5分钟

内

容(8)原码、反码、补码的相互转换方法

讲授，10分

(9)码制变换案例分析，开展课堂小测试，进钟

行不同码制数制的转换讲授，15分

钟

课计算机信息表示方法，计算机组成原理试题解析

后完成本章节内容。

活

动

—6-

第4讲

授课时间3月10日.第2周周三第1-2节课次1

课时

授课类型理论课■讨论课口习题课口实验课口其他：_____2

安排

第二章数据的表示

§2.3数据的表示方法

2.3.1字符的表示

授课题目2.3.2ASCII码、汉字编码

§2.4数的定点表示和浮点表示

2.4.1数的定点表示

2.4.2数的浮点表示

知识：了解计算机的内部数据的表示；

了解计算机的内部字符的表示

理解并掌握计算机的内数据的转换方法；

理解计算机无符号数和符号数的表示方法。

教学目标能力：掌握计算机中各类数据的表示方法，使学生掌握数据处理的基

本理论，提升学生软硬协同的程序设计能力和计算机系统能力。

素养：计算机数制的相互转换方法及原码、补码、反码间的相互转换

对提升计算机相关问题进行理论分析、计算和提高学生的硬件素养。

教学重点

计算机中数制间的转换方法；信息的编码方式。

和难点

教学方式板书口多媒体■音视频口演示口操作口参访口其他：________

教学过程

师生互动教学方法

教学内容

设计和时间安排

—7—

课复习上次课程的内容，引入本次课程学习的内容。

前

准

备

提问1:编

(1)内容介绍讲授，5分钟

程实现字

母对应的讨论、讲

(2)ASCII码，数字型、字符型、其他型

ASCII的授，15分钟

(3)汉字编码，汉字的输入码、拼音输入码、循环输出.

字形输入码讲授,15分

钟

(4)校验码

讲授，5分钟

(5)定点表示

讲授/讨论，5

分钟

(6)浮点表示

讲授，5分钟

(7)浮点数的表示形式

讲授，10分

授钟

(8)引入浮点数的意义一精度、范围

课讲授，5分钟

内

(9)IEEE754标准(32位/64位浮点数)

容讲授,10分

(10)随堂练习1:若浮点数x的754标准存储钟

格式为(41360000)16,求其浮点数的十进制数先同学们讲授，15分

值。讨论，再钟

随堂练习2:假设由S,E,M三个域组成的一个32开始解答

位二进制字所表示的非零规格化浮点数X，真值

表示为

课计算机指令系统章节内容预习，计算机组成原理

后试题解析完成本章节内容。

活

动

—8—

第5讲

授课时间3月15日.第3周周一第3-4节课次1

课时

授课类型理论课■讨论课口习题课口实验课口其他：_____2

安排

第三章指令系统

§3.1指令系统的发展与性能要求

3.1.1指令系统的发展

3.1.2指令系统的性能要求

授课题目3.1.3低级语言与硬件结构的关系

§3.2指令格式

3.2.1操作码、地址码

3.2.2指令字长度

3.2.3指令格式

知识：了解计算机指令系统的发展与性能要求

了解计算机掌握指令的寻址方式；

掌握指令编码的基本方式；

掌握常见的指令类型；

能力：掌握指令的格式和寻址方式；正确计算各种寻址方式下的逻辑

教学目标

地址和物理地址；对于不正确的指令，能够说明原因，培养学生综合

运用基础理论和技术手段分析并解决问题的能力。

素养：结合指令系统的基本理论，识别和判断指令系统对整个计算机

系统性能的影响。

教学重点教学重点是数据和地址寻址方式，

和难点教学难点是存储器寻址。

教学方式板书口多媒体■音视频口演示口操作口参访口其他：________

—9—

教学过程

师生互动教学方法

教学内容

设计和时间安排

课回顾计算机的数据的表示，引入计算机的指令系问题：什

前统。么是计算

准机指令，

备构成？

提问1:指

(1)内容介绍讲授，5分钟

令在计算

机中的作讲授，10分

(2)指令系统的发展

用，性能钟

要求有哪讲授，15分

(3)指令系统的性能要求此？钟

讨论、讲授，

(4)低级语言与硬件结构的关系

15分钟

提问2:现讲授/讨论，5

(5)操作码

阶段大家分钟

都接触哪讲授，5分钟

(6)地址码

些高级语

言，了解讲授，5分钟

(7)指令字长度：固定/可变

汇编语言

么？讲授，10分

授(8)指令助记符

钟

课

(9)指令格式举例，设计指令格式时应考虑的各讲授，15分

内

种因索:IBM360;Intel8086钟

容

-10

课常见计算机指令格式，计算机组成原理试题解析

后完成本章节内容。

活

动

第6讲

授课时间3月17日.第_3_周周三第32节课次1

课时

授课类型理论课■讨论课口习题课口实验课口其他：_____2

安排

第三章指令系统

§3.3操作数类型

3.3.1一般的数据类型

3.3.2Pentium数据类型

授课题目3.3.3PowerPC数据类型

§3.4指令和数据的寻址方式

3.4.1指令的寻址方式

3.4.2操作数基本寻址方式

3.4.3寻址方式举例

知识：了解计算机指令系统的发展与性能要求

了解计算机掌握指令的寻址方式；

掌握指令编码的基本方式：

掌握常见的指令类型；

能力：掌握指令的格式和寻址方式；正确计算各种寻址方式下的逻辑

教学目标

地址和物理地址；对于不正确的指令，能够说明原因，培养学生综合

运用基础理论和技术手段分析并解决问题的能力。

素养：结合指令系统的基本理论，识别和判断指令系统对整个计算机

系统性能的影响。

教学重点教学重点是数据和地址寻址方式，

和难点教学难点是存储器寻址。

—11—

教学方式板书口多媒体■音视频口演示口操作口参访口其他：________

教学过程

师生互动教学方法

教学内容

设计和时间安排

课复习上次课程的内容，引入本次课程学习的内容。

前

准

备

提问1：如

(1)内容介绍讲授，5分钟

何区分不

同的寻址

(2)一般的数据类型

方式，如讲授，5分

(3)Pentium数据类型立即数寻钟

址方式、讲授，10分

(4)PowerPC数据类型

寄存器寻钟

(5)数据在存储器中的存放方式，例1数据址、存储讲授，10分

12345678H的存放方式。器寻址钟

等。讲授/讨论，

字地址内存字节地址划分

15分钟

00123

44567

(6)操作类型：数据传送；算术逻辑操作；移位讲授，15分

授操作；转移：调用和返回钟

课(7)指令的寻址方式：指令寻址；数据寻址；

内直接寻址：隐含寻址；立即寻址：寄存器寻址讲授，15分

容钟

(8)操作数基本寻址方式

①按字编H

进栈(SPhrl—SP

讲授，10分

出栈(SP)+1-SP

(9)寻址方式举例钟

②按字节编址提问2:

存储字长16位迸栈(SP)-2・一SP物理地址讲授，5分钟

出栈(SP)+2•一SP的计算方

存储字长32位进栈(SP)-4・一SP法？

出栈(SP)+4■-SP寄存器SI

和DI、BP

和BX能同

时出现在

[]中么？

—12—

课汇编语言章节内容预习，计算机组成原理试题解

后析完成本章节内容。

活

动

第7讲

授课时间3月22日,第4周周一第3-4节课次1

课时

授课类型理论课■讨论课口习题课口实验课口其他：_____2

安排

第三章指令系统

§3.5典型指令

3.5.1指令的分类

3.5.2基本指令系统的操作

授课题目3.5.3RISC指令系统

§3.6汇编语言

3.6.1编辑环境

3.6.2上机编辑操作

3.6.3结果查看

知识：了解计算机指令系统的发展与性能要求

了解计算机掌握指令的寻址方式；

掌握指令编码的基本方式；

掌握常见的指令类型；

能力：掌握指令的格式和寻址方式,：正确计算各种寻址方式下的逻辑

教学目标

地址和物理地址；对于不正确的指令，能够说明原因，培养学生综合

运用基础理论和技术手段分析并解决问题的能力。

素养：结合指令系统的基本理论，识别和判断指令系统对整个计算机

系统性能的影响。

教学重点教学重点是汇编语言及指令格式

和难点教学难点是操作数的寻址方式。

教学方式板书口多媒体■音视频口演示口操作口参访口其他：________

13—

教学过程

师生互动教学方法

教学内容

设计和时间安排

复习上次课程的内容，引入本次课程学习的内容。给出问

课题：为什

前么要学习

准汇编语

备言？

提问1：

(1)内容介绍讲授，5分钟

RISC和

CISC的比

(2)指令的分类

较，哪些讲授，10分

(3)基本指令系统的操作类型的处钟

理器采用讲授，15分

(4)RISC的产生和发展

的是钟

RISC/CISC讲授，15分

(5)RISC的主要特征/CISC的主要特征

?■钟

授

讲授/讨论，

课(6)汇编编辑环境

15分钟

内

演示、讲授，

容(7)上机编辑操作

提问2每15分钟

(8)结果查看条汇编指

令代表确演示、讲授，

切的一条10分钟

机器指演示、讲授，

令，如何5分钟

理解汇编

程序？

课汇编语言章节内容预习，计算机组成原理试题解

后析完成本章节内容。

活

动

14—

第8讲

授课时间3月24日.第_4_周周三第3-4节课次1

课时

授课类型理论课■讨论课口习题课口实验课口其他：_____2

安排

第四章运算方法与运算器（12学时）

§4.1定点加法、减法运算

4.1.1补码加法

授课题目

4.1.2补码减法

4.1.3溢出概念与检测方法

4.1.4基本的二进制加法/减法器

知识：掌握定点加减法运算

了解浮点数的运算方法

了解加法器与进位的传播

掌握定点数的溢出的概念与检测方法

掌握定点原码和补码的乘法运算方法

掌握ALU的功能、设计方法和工作原理.

教学目标能力：加减运算方法、原码和补码的乘法运算，浮点数的四则运算，

加法、减法都转换成加法运算，乘法运算可用加和移位实现；判别

定点数和浮点数的溢出方法，根据Cf与C的关系进行硬件判别逻辑；

根据SA、SB和Sf的关系判别一位符号位溢出。

素养：从硬件的角度注重影响ALU运算速度的进位过程，提高进位

速度的各种手段

重点：定点和浮点运算算法。

教学重点

难点：原码和补码的乘法运算，定点运算器和浮点运算器的工作原理

和难点

和设计方法。

—15—

教学方式板书口多媒体■音视频口演示口操作口参访口其他：________

教学过程