第一篇：計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)大綱

教 學(xué) 大 綱

第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論

教學(xué)內(nèi)容

一、計(jì)算機(jī)的分類與應(yīng)用

二、計(jì)算機(jī)的硬件組成

三、計(jì)算機(jī)的軟件

四、計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)

第二章 運(yùn)算方法和運(yùn)算器

一、學(xué)習(xí)目的和基本要求

（一）掌握數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

（二）掌握定點(diǎn)運(yùn)算方法

（三）了解定點(diǎn)運(yùn)算器

（四）了解浮點(diǎn)運(yùn)算方法及浮點(diǎn)運(yùn)算器

二、重點(diǎn)難點(diǎn)

計(jì)算機(jī)中數(shù)的四種機(jī)器碼表示、數(shù)據(jù)格式（定點(diǎn)與浮點(diǎn)）、字符與漢字的表示方法、奇偶校驗(yàn)、定點(diǎn)加減運(yùn)算、定點(diǎn)與浮點(diǎn)的溢出檢測(cè)

三、教學(xué)內(nèi)容

（一）數(shù)據(jù)格式

（二）四種機(jī)器碼表示

（三）非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

（四）定點(diǎn)運(yùn)算和定點(diǎn)運(yùn)算器

（五）浮點(diǎn)運(yùn)算方法

（六）浮點(diǎn)運(yùn)算流水線和浮點(diǎn)運(yùn)算器

第三章 存儲(chǔ)系統(tǒng)一、學(xué)習(xí)目的和基本要求

（一）了解存儲(chǔ)器的基本概念

（二）掌握SRAM與DRAM的組成及工作原理

（三）了解只讀存儲(chǔ)器的特點(diǎn)

（四）掌握提高存儲(chǔ)器速度的方法

（五）掌握cache的工作原理，了解pentium PC機(jī)的cache

（六）了解虛擬存儲(chǔ)器的原理及分類

二、重點(diǎn)難點(diǎn)

存儲(chǔ)器的分級(jí)結(jié)構(gòu)、SRAM與DRAM特點(diǎn)、字位擴(kuò)展、DRAM的刷新、Cache原理、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)

三、教學(xué)內(nèi)容

（一）存儲(chǔ)器的分類、分級(jí)結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)指標(biāo)

（二）SRAM（組成、特點(diǎn)）

（三）DRAM（特點(diǎn)、刷新）

（四）CPU與存儲(chǔ)器的連接（字位擴(kuò)展）

（五）CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作

（六）EDRAM

（七）只讀存儲(chǔ)器（特點(diǎn)、分類），閃速存儲(chǔ)器（特點(diǎn)、應(yīng)用）

（八）高速存儲(chǔ)器（原理）

（九）Cache

（十）虛擬存儲(chǔ)技術(shù)

第四章 指令系統(tǒng)一、學(xué)習(xí)目的和基本要求

（一）了解指令系統(tǒng)的基本概念及性能要求

（二）掌握指令格式

（三）掌握指令和數(shù)據(jù)的尋址方式（包括堆棧尋址方式）

（四）了解指令的分類及基本指令系統(tǒng)，掌握精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)的特點(diǎn)

二、重點(diǎn)難點(diǎn)

指令格式、指令尋址方式、操作數(shù)尋址方式

三、教學(xué)內(nèi)容

（一）指令系統(tǒng)的基本概念

（二）指令格式

（三）指令尋址方式

（四）數(shù)據(jù)尋址方式

（五）堆棧尋址方式

（六）指令的分類

（七）RISC與CISC

第五章 中央處理器

一、學(xué)習(xí)目的和基本要求

（一）掌握中央處理器的功能和組成

（二）了解指令周期的概念

（三）了解計(jì)算機(jī)中時(shí)序信號(hào)的作用和體制，掌握時(shí)序控制方式

（四）了解控制器的分類、原理和技術(shù)

（五）掌握流水CPU的結(jié)構(gòu)及相關(guān)問題，了解奔騰CPU的流水結(jié)構(gòu)

二、重點(diǎn)難點(diǎn)

CPU的功能、CPU的基本組成、CPU中的主要寄存器、指令周期、時(shí)序信號(hào)的作用、微程序控制器與微程序設(shè)計(jì)技術(shù)

三、教學(xué)內(nèi)容

（一）CPU的功能

（二）CPU的組成（基本組成、主要寄存器）

（三）指令周期

（四）時(shí)序產(chǎn)生器的作用和控制方式

（五）微程序控制器（微程序概念、原理、機(jī)器指令與微指令的關(guān)系）

（六）微程序設(shè)計(jì)技術(shù)（微指令格式）

（七）硬布線控制器（基本思想）

（八）流水CPU

第六章 總線系統(tǒng)一、學(xué)習(xí)目的和基本要求

（一）了解總線的基本概念及作用

（二）掌握接口的概念及作用

（三）掌握總線的總裁和定時(shí)方式

（四）了解多總線結(jié)構(gòu)和PCI的特點(diǎn)

二、重點(diǎn)難點(diǎn)

總線結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響、總線接口、信息的傳送方式、總線的總裁方式

三、教學(xué)內(nèi)容

（一）總線結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響

（二）總線接口（基本概念、功能）

（三）總線的仲裁、定時(shí)方式

第七章 外圍設(shè)備

一、學(xué)習(xí)目的和基本要求

（一）了解外圍設(shè)備的功能和分類

（二）掌握顯示設(shè)備的分類及有關(guān)概念

（三）了解打印設(shè)備的分類

（四）掌握硬磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的工作原理、技術(shù)指標(biāo)

二、重點(diǎn)難點(diǎn)

顯示設(shè)備的分類與有關(guān)概念、硬磁盤存儲(chǔ)設(shè)備

三、教學(xué)內(nèi)容

（一）外設(shè)的分類

（二）顯示設(shè)備

（三）打印設(shè)備

（四）硬磁盤存儲(chǔ)設(shè)備

第八章 輸入輸出系統(tǒng)一、學(xué)習(xí)目的和基本要求

（一）了解外圍設(shè)備的定時(shí)方式與信息交換方式

（二）掌握中斷的基本概念及工作方式

（三）掌握DMA傳送方式

（四）了解通道的功能及分類

二、重點(diǎn)難點(diǎn) 程序中斷方式的基本概念、DMA傳送方式

三、教學(xué)內(nèi)容

（一）外圍設(shè)備的定時(shí)方式

（二）程序中斷方式（中斷的概念、中斷接口、中斷處理過程）

（三）DMA方式（DMA基本概念、傳送方式、分類）

（四）通道方式（功能、類型）

第二篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

實(shí)習(xí)名稱:計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì) 課程編碼:042219 學(xué) 分:3 實(shí)習(xí)周數(shù):3

適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

一、實(shí)習(xí)的目的與任務(wù)

通過該課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，利用先進(jìn)的EDA設(shè)計(jì)手段，總結(jié)計(jì)算機(jī)組成原理課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)會(huì)ISPEXPERT SYSTEM的使用、層次化設(shè)計(jì)方法、多路開關(guān)，邏輯運(yùn)算部件，移位器設(shè)計(jì)、微程序控制的運(yùn)算器設(shè)計(jì)、微程序控制的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)，從而鞏固課堂知識(shí)、深化學(xué)習(xí)內(nèi)容、完成教學(xué)大綱要求，學(xué)好計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。

二、實(shí)習(xí)教學(xué)的基本要求

1、參加課程設(shè)計(jì)的學(xué)生必須服從指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，遵守紀(jì)律，按時(shí)、按指導(dǎo)教師的要求獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。

2、每次設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師必須指導(dǎo)學(xué)生，并嚴(yán)格考勤。

三、實(shí)習(xí)內(nèi)容

1)實(shí)習(xí)地點(diǎn)：本課程設(shè)計(jì)的實(shí)習(xí)地點(diǎn)為計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室。2）實(shí)習(xí)內(nèi)容：

1：ISPEXPERT SYSTEM的使用：學(xué)會(huì)ISPEXPERT SYSTEM軟件的使用，然后利用此系統(tǒng)完成：一位全加器設(shè)計(jì)、并行八位寄存器設(shè)計(jì)，并形成.JED文件，下載到實(shí)驗(yàn)箱上，在實(shí)驗(yàn)箱上用開關(guān)驗(yàn)證。

2：層次化設(shè)計(jì)方法：學(xué)會(huì)層次化設(shè)計(jì)方法，利用該方法完成：同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、多位二進(jìn)制加法器，并形成.JED文件，下載到實(shí)驗(yàn)箱上，在實(shí)驗(yàn)箱上用開關(guān)驗(yàn)證

3：多路開關(guān)，邏輯運(yùn)算部件，移位器設(shè)計(jì)：完成多路開關(guān)、邏輯運(yùn)算部件，移位器設(shè)計(jì)為下面的運(yùn)算器、存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。

4：微程序控制的運(yùn)算器設(shè)計(jì)：按要求設(shè)計(jì)一個(gè)微程序控制的運(yùn)算器，輸入取數(shù)及運(yùn)算指令，單步執(zhí)行指令，得出結(jié)果。

5：微程序控制的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)：按要求設(shè)計(jì)一個(gè)微程序控制的存儲(chǔ)器，按要求進(jìn)行操作，將數(shù)據(jù)存入指定單元，并將制定單元中的內(nèi)容讀出送寄存器。

6：簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)：按要求設(shè)計(jì)一臺(tái)由簡(jiǎn)單指令作為指令集的計(jì)算機(jī)，并用該簡(jiǎn)單指令編寫一段程序，運(yùn)行該程序，得出正確結(jié)果。3）課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排

課程設(shè)計(jì)的時(shí)間歷經(jīng)3周，大致安排如下： 第一周：第一、第二個(gè)設(shè)計(jì)。第二周：第三、第四個(gè)設(shè)計(jì)。第三周：第五、第六個(gè)設(shè)計(jì)。

每完成一個(gè)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)及時(shí)提交報(bào)告。

四、考核辦法

同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)前應(yīng)該認(rèn)真準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義和課堂上學(xué)到的知識(shí)寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，帶到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。

1、ISPEXPERT SYSTEM的使用

在本次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)會(huì)ISPEXPERT SYSTEM軟件的使用，然后利用此系統(tǒng)完成： 〈１〉 一位全加器設(shè)計(jì)〈２〉 并行八位寄存器設(shè)計(jì)

并形成.JED文件，下載到實(shí)驗(yàn)箱上，在實(shí)驗(yàn)箱上用開關(guān)驗(yàn)證。評(píng)分細(xì)則：參加實(shí)驗(yàn)： 0.2分

完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 0.2分

完成一位全加器設(shè)計(jì)： 0.3分

完成八位并行寄存器設(shè)計(jì)：0.3分

2、層次化設(shè)計(jì)方法

在本次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)會(huì)層次化設(shè)計(jì)方法，利用該方法完成： 〈１〉同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器〈２〉多位二進(jìn)制加法器

并形成.JED文件，下載到實(shí)驗(yàn)箱上，在實(shí)驗(yàn)箱上用開關(guān)驗(yàn)證 評(píng)分細(xì)則：參加實(shí)驗(yàn)： 0.2分

完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 0.2分

完成同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 0.3分

完成多位二進(jìn)制加法器 0.3分

3、多路開關(guān)，邏輯運(yùn)算部件，移位器設(shè)計(jì)

在本次實(shí)驗(yàn)中，完成多路開關(guān)、邏輯運(yùn)算部件，移位器設(shè)計(jì)為下面的運(yùn)算器、存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。

評(píng)分細(xì)則：參加實(shí)驗(yàn)： 0.2分 完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 0.2分

完成多路開關(guān) 0.2分

完成邏輯運(yùn)算部件 0.2分

完成移位器 0.2分

4、微程序控制的運(yùn)算器設(shè)計(jì)

按要求設(shè)計(jì)一個(gè)微程序控制的運(yùn)算器，輸入取數(shù)及運(yùn)算指令，單步執(zhí)行指令，得出結(jié)果。

評(píng)分細(xì)則：參加實(shí)驗(yàn)： 0.3分

完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 0.3分

完成所要求的運(yùn)算器設(shè)計(jì) 0.45分

正確進(jìn)行操作并回答問題 0.45分

5、微程序控制的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

按按要求設(shè)計(jì)一個(gè)微程序控制的存儲(chǔ)器，按要求進(jìn)行操作，將數(shù)據(jù)存入指定單元，并將制定單元中的內(nèi)容讀出送寄存器。

評(píng)分細(xì)則：參加實(shí)驗(yàn)： 0.3分

完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 0.3分

完成所要求的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì) 0.45分 正確進(jìn)行操作并回答問題 0.45分

6、簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)

按要求設(shè)計(jì)一臺(tái)由簡(jiǎn)單指令作為指令集的計(jì)算機(jī)，并用該簡(jiǎn)單指令編寫一段程序，運(yùn)行該程序，得出正確結(jié)果。

評(píng)分細(xì)則：參加實(shí)驗(yàn)： 0.4分 完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 0.4分

完成所要求的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì) 0.6分

正確進(jìn)行操作并回答問題 0.6分 實(shí)驗(yàn)結(jié)束由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，算出成績(jī)。

4.8分～5.5分 及格 5.6分～6.3分 中等 6.4分～7.1分 良好 7.2分以上 優(yōu)秀

五、主要參考書：計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

六、實(shí)習(xí)教學(xué)建議：

執(zhí)筆人：王海瑞 審定人：雷金輝 教學(xué)基層組織主任：雷金輝

第三篇：《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

課程編號(hào)： 學(xué)時(shí)/學(xué)分：1周/1 授課單位：電子與信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系 適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 教材及主要參考資料：

《計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》王愛英，清華大學(xué)出版社 《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程輔導(dǎo)》王愛英，清華大學(xué)出版社

一、教學(xué)目的及基本要求

計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)方案綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新精神。在教師的啟發(fā)和引導(dǎo)下，學(xué)生能自主地進(jìn)行科技文獻(xiàn)檢索，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、芯片選擇、功能介紹及使用方法等。

基本要求：

·說明書應(yīng)包含題目、系統(tǒng)概述（設(shè)計(jì)的目的和意義）、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體說明（含操作過程）、結(jié)論、認(rèn)識(shí)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等幾部分。要突出設(shè)計(jì)重點(diǎn)進(jìn)行論述與說明；

·文中符號(hào)、圖、表要符合國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；

·畫出A3電路原理圖；

·編寫程序及設(shè)計(jì)說明書（不少于1500字）。

設(shè)計(jì)說明書基本要求： 1．摘要

用500字左右概述你選擇設(shè)計(jì)題目的特點(diǎn)，重點(diǎn)概述你所設(shè)計(jì)的方案的創(chuàng)新點(diǎn)，采用的分析、設(shè)計(jì)方法，得出的結(jié)論等。2．綜述

圍繞選定的設(shè)計(jì)題目在查閱大量文獻(xiàn)資料的前提下，寫出查閱文獻(xiàn)的綜述。3．方案設(shè)計(jì)與分析(1)提出諸多設(shè)計(jì)方案；

(2)經(jīng)分析、比較選出最佳的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案；(3)給出硬件設(shè)計(jì)方案；

(4)多設(shè)計(jì)的硬件進(jìn)行功能分析；(5)畫出硬件電路圖。4．方案綜合評(píng)價(jià)與結(jié)論

綜合評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，在可能的情況下建立評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)體系。5．體會(huì)與展望

談一談參加“計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)”的體會(huì)和收獲；所設(shè)計(jì)方案的發(fā)展前景等。6．參考文獻(xiàn)

列出參考文獻(xiàn)(包括著作、期刊、報(bào)告等)。

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及安排

設(shè)計(jì)任務(wù)書提供4個(gè)設(shè)計(jì)題目供學(xué)生選擇。在指導(dǎo)教師同意的情況下，學(xué)生也可以自己選擇感興趣的設(shè)計(jì)題目，以調(diào)動(dòng)學(xué)生參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)的積極性和創(chuàng)造性，給學(xué)生充分的自主空間。

1．十六位運(yùn)算器設(shè)計(jì)

a 使用器件：181、182、244、373、LED、各類開關(guān)； b 能實(shí)現(xiàn)十六位二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算； c 能顯示參加運(yùn)算的操作數(shù)及其運(yùn)算結(jié)果； d 能實(shí)現(xiàn)串行進(jìn)位和并行進(jìn)位的轉(zhuǎn)換。2．存儲(chǔ)器擴(kuò)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)

a 系統(tǒng)使用的器件：SRAM6264、373、244、LED、各類開關(guān)；

b 能實(shí)現(xiàn)八位數(shù)的讀和寫操作。包括從開關(guān)給數(shù)存入存儲(chǔ)器，將存儲(chǔ)器某個(gè)單元內(nèi)容送入另一個(gè)單元；

c 能顯示地址、顯示讀出或?qū)懭氲木唧w數(shù)據(jù)。3．計(jì)算機(jī)信息通路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

a 系統(tǒng)使用的芯片：373、244、181、LED、6264及各種開關(guān)； b 實(shí)現(xiàn)寄存器和存儲(chǔ)器之間的信息傳輸； c 實(shí)現(xiàn)寄存器和運(yùn)算器之間的信息傳輸； d 實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器和運(yùn)算器之間的信息傳輸； e 顯示各種信息。4．八位運(yùn)算器的設(shè)計(jì)

a 系統(tǒng)使用的芯片：與門、或門、異或門、非門、D觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)器、發(fā)光二極管、各種開關(guān)、三態(tài)鎖存器；

b 能實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算； c 能顯示參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、能顯示運(yùn)算結(jié)果；

d 能對(duì)運(yùn)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)直接傳輸、左移、右移、半字交換等操作。

計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)要求1周內(nèi)完成。第l天布置任務(wù)、查資料，熟悉題目階段；第2天方案分析、比較階段；第3～4完成電路圖設(shè)計(jì)；第5～6天整理設(shè)計(jì)說明書及準(zhǔn)備答辯階段；第7天答辯階段。

三、考核方法及成績(jī)?cè)u(píng)定

課程設(shè)計(jì)考核的原則是鼓勵(lì)創(chuàng)新、獨(dú)立完成。對(duì)于能夠按時(shí)保質(zhì)保量的完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)書內(nèi)容要求工作量的，有創(chuàng)新點(diǎn)的設(shè)計(jì)給予好成績(jī)，鼓勵(lì)同學(xué)把設(shè)計(jì)方案作為課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)綜合選作項(xiàng)目加以驗(yàn)證，以此來培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

成績(jī)?cè)u(píng)定采用兩級(jí)分制，即合格和不合格。

合格：設(shè)計(jì)方案比較新穎，設(shè)計(jì)說明書及設(shè)計(jì)電路原理圖比較規(guī)范、內(nèi)容比較豐富。在設(shè)計(jì)過程中勤奮好學(xué)、有創(chuàng)新思想；

不合格：設(shè)計(jì)方案有嚴(yán)重錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)說明書及電路原理圖不規(guī)范、內(nèi)容淺薄。在設(shè)計(jì)過程中勤奮好學(xué)精神不夠。

四、其他要求

1．要求學(xué)生在“計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)”階段，全力以赴完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，不能做與本設(shè)計(jì)無關(guān)的事，有事需向指導(dǎo)老師請(qǐng)假。按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)書要求的設(shè)計(jì)任務(wù)。

2．按照學(xué)校規(guī)定，設(shè)計(jì)資料交系統(tǒng)一存檔。

3．課程設(shè)計(jì)說明書一律在設(shè)計(jì)任務(wù)上手寫完成，書寫格式參照學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）格式要求執(zhí)行。

撰寫人：王紅 系主任：彭晏飛

教學(xué)院長(zhǎng)(主任)：沈?qū)W利

電子與信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系

第四篇：《計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

《計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

設(shè)計(jì)周數(shù)：3周 學(xué)分：3 學(xué)分 適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

預(yù)修課程：數(shù)字邏輯，數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)組成原理

一、設(shè)計(jì)的目的及要求：

本課程設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一，是在學(xué)生學(xué)習(xí)完《計(jì)算機(jī)組成原理》課程后進(jìn)行的一次全面的綜合設(shè)計(jì)。目的是通過一個(gè)完整的8位指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（ISA）的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，加深對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理課程內(nèi)容的理解，建立起整機(jī)系統(tǒng)的概念，掌握計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的工作作風(fēng)和分析、解決實(shí)際問題的工作能力。

要求學(xué)生綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)字邏輯和匯編語言等相關(guān)課程的知識(shí)，理解和熟悉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成原理，掌握計(jì)算機(jī)主要功能部件的工作原理和設(shè)計(jì)方法，掌握指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法，掌握并運(yùn)用微程序設(shè)計(jì)（Microprogramming）思想，在設(shè)計(jì)過程中能夠發(fā)現(xiàn)、分析和解決各種問題，自行設(shè)計(jì)自己的指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（ISA）。

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容：

基于TDN-CM++計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)8位指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（ISA），通過調(diào)試和運(yùn)行，使設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠完成指定的功能。

設(shè)計(jì)過程中要求考慮到以下各方面的問題：

1、指令系統(tǒng)風(fēng)格（寄存器-寄存器，寄存器-存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)器）；

2、數(shù)據(jù)類型（無符號(hào)數(shù)，有符號(hào)數(shù)，整型，浮點(diǎn)型）；

3、存儲(chǔ)器劃分（指令，數(shù)據(jù)）；

4、尋址方式（立即數(shù)尋址，寄存器尋址，直接尋址等）；

5、指令格式（單字節(jié)，雙字節(jié)，多字節(jié)）；

6、指令功能類別（算術(shù)／邏輯運(yùn)算，存儲(chǔ)器訪問，寄存器操作，程序流控制，輸入／輸出）；

7、依據(jù)CPI值對(duì)指令系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。

三、設(shè)計(jì)的方法和步驟：

課程設(shè)計(jì)的過程按照軟件工程的指導(dǎo)思想進(jìn)行，依次為可行性分析，概要設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)，編碼實(shí)現(xiàn)，測(cè)試，重復(fù)修改，直至設(shè)計(jì)完成。方法和步驟如下：

1、在《計(jì)算機(jī)組成原理》課內(nèi)已完成的算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)、總線基本實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)通路組成實(shí)驗(yàn)、微程序控制器實(shí)驗(yàn)和基本模型機(jī)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，深入理解具備五條基本指令、應(yīng)用微程序設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的控制器的簡(jiǎn)單模型機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制和工作原理；

2、認(rèn)真剖析TDN-CM++計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的時(shí)序功能部件、指令譯碼電路、寄存器組控制、微指令格式、微指令流程、微地址形成部件的功能結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，列出相應(yīng)邏輯方程，找出指令操作碼字段與微程序入口地址形成、寄存器組控制的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定每個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍所對(duì)應(yīng)的微操作；

3、根據(jù)TDN-CM++計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的功能最大化引腳圖和完整數(shù)據(jù)通路圖，設(shè)計(jì)自己的微指令流程框架、控制臺(tái)流程，完整的指令系統(tǒng)，微程序流程總圖，微指令代碼表；

4、將微指令代碼輸入控制存儲(chǔ)器并進(jìn)行校對(duì)，利用所設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)編寫測(cè)試程序，輸入主存并加以運(yùn)行，查看運(yùn)行結(jié)果正確與否，提交指導(dǎo)教師確認(rèn)設(shè)計(jì)結(jié)果；

5、編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

四、成績(jī)考核辦法：

考核方法：要求學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，并寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，根據(jù)課程設(shè)計(jì)完成情況現(xiàn)場(chǎng)考核，并結(jié)合課程設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)及課程設(shè)計(jì)報(bào)告對(duì)學(xué)生進(jìn)行等級(jí)評(píng)定。

成績(jī)?cè)u(píng)定：課程設(shè)計(jì)成績(jī)分兩部分，設(shè)計(jì)過程及結(jié)果占60％，設(shè)計(jì)報(bào)告占40％。

教研室主任（簽名）：

學(xué)院（系）領(lǐng)導(dǎo)（簽名）：

第五篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)大綱20100902

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程教學(xué)大綱

Computer Organization and Architecture

課程代碼：24100747

課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)理論課，必修 適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程

總學(xué)時(shí)數(shù)：72

執(zhí)

筆：陳平華

開課學(xué)期：4

總學(xué)分?jǐn)?shù)：4.5 編寫年月：2006年7月

修訂年月：2007年7月

一、課程的性質(zhì)和目的

本課程主要講授計(jì)算機(jī)的組成原理和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，包括運(yùn)算器部件、控制器部件、存儲(chǔ)器子系統(tǒng)、輸入/輸出子系統(tǒng)（總線與接口等）與輸入/輸出系統(tǒng)設(shè)備的功能、組成、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、使用。

本課程以闡述計(jì)算機(jī)個(gè)部件工作原理和組成結(jié)構(gòu)為主，同時(shí)講述各部件間相互連接的方法，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成、運(yùn)行原理和設(shè)計(jì)方法。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)一般組成原理與內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理，為學(xué)習(xí)本專業(yè)后繼課程打好基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，組織課程內(nèi)容要有較高的起點(diǎn)，反映較為成熟和先進(jìn)的技術(shù)；應(yīng)注重硬件基礎(chǔ)知識(shí)和整機(jī)概念的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生硬件分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試的能力，為學(xué)習(xí)和從事計(jì)算機(jī)硬件研究和設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

本課程實(shí)踐性較強(qiáng)，為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握，培養(yǎng)動(dòng)手能力，設(shè)一門計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課于本課程配合。

二、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論（3學(xué)時(shí)）

計(jì)算機(jī)的分類和應(yīng)用、計(jì)算機(jī)的硬件、計(jì)算機(jī)的軟件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。本章知識(shí)點(diǎn)為：存儲(chǔ)程序的概念、硬件的組成、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。第二章運(yùn)算方法和運(yùn)算器（12學(xué)時(shí)）

數(shù)據(jù)與文字的表示方法、定點(diǎn)加法、減法運(yùn)算、定點(diǎn)乘法運(yùn)算、定點(diǎn)除法運(yùn)算、定點(diǎn)運(yùn)算器的組成、浮點(diǎn)運(yùn)算方法和浮點(diǎn)運(yùn)算器。

本章知識(shí)點(diǎn)為：定點(diǎn)運(yùn)算方法、定點(diǎn)運(yùn)算器的組成、浮點(diǎn)運(yùn)算方法和浮點(diǎn)運(yùn)算器的組成。第三章存儲(chǔ)系統(tǒng)（14學(xué)時(shí)）

存儲(chǔ)器概述、隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器和閃速存儲(chǔ)器、高速存儲(chǔ)器、cache存儲(chǔ)器、虛擬存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器保護(hù)。

本章知識(shí)點(diǎn)為：存儲(chǔ)體系的基本原理、主存儲(chǔ)器容量擴(kuò)充的方法。第四章指令系統(tǒng)（10學(xué)時(shí)）

指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求、指令格式、指令和數(shù)據(jù)的尋址方式、堆棧尋址方式、典型指令。

本章知識(shí)點(diǎn)為：指令的一般格式、尋址方式。第五章中央處理器（14學(xué)時(shí)）

CPU的功能和組成、指令周期、時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式、微程序控制器、微程序設(shè)計(jì)技術(shù)、硬布線控制器、傳統(tǒng)CPU、流水CPU、RISC CPU、多媒體CPU。頻CPU的功能和組成、指令周期、時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式、微程序控制器、微程序設(shè)計(jì)技術(shù)、硬布線控制器、傳統(tǒng)CPU、流水CPU、RISC CPU、多媒體CPU。

本章知識(shí)點(diǎn)為：CPU的功能和基本組成，指令周期的概念，時(shí)序產(chǎn)生器的組成，微程序控制器及其設(shè)計(jì)技術(shù)，硬布線控制器的結(jié)構(gòu)。

第六章總線系統(tǒng)（5學(xué)時(shí)）

總線的概念和結(jié)構(gòu)形態(tài)、總線接口、總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送模式、PCI總線、ISA總線和Futurebus+總線。

本章知識(shí)點(diǎn)為：總線接口、總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送模式。第七章外圍設(shè)備（6學(xué)時(shí)）

外圍設(shè)備概述、顯示設(shè)備、輸入設(shè)備和打印設(shè)備、硬磁盤存儲(chǔ)設(shè)備、軟磁盤存儲(chǔ)設(shè)備、磁帶存儲(chǔ)設(shè)備、光盤存儲(chǔ)設(shè)備。

本章知識(shí)點(diǎn)為：顯示設(shè)備、硬磁盤存儲(chǔ)設(shè)備、軟磁盤存儲(chǔ)設(shè)備的基本原理。第八章外圍設(shè)備（6學(xué)時(shí)）

外圍設(shè)備的定時(shí)方式與信息交換方式、程序中斷方式、DMA方式、通道方式、通用I/O標(biāo)準(zhǔn)接口。

本章知識(shí)點(diǎn)為：程序中斷方式、DMA方式的基本工作原理。

三、課程教學(xué)的基本要求

本課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性較強(qiáng)，是本專業(yè)的理論基礎(chǔ)課程。在教學(xué)方法上，采用課前預(yù)習(xí)，課堂講授，課后自學(xué)，課堂討論等教學(xué)形式。

(一)課前預(yù)習(xí)

本課程是學(xué)生較早進(jìn)入的專業(yè)課程，為使學(xué)生盡快適應(yīng)專業(yè)課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生做好充分的預(yù)習(xí)，避免學(xué)生面對(duì)大量的課程內(nèi)容和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用無法適應(yīng)。

(二)課堂講授

本課程屬專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，在教學(xué)中要求同學(xué)重點(diǎn)掌握基本概念、基本方法和基本規(guī)律，要著重培養(yǎng)學(xué)生理解理論的能力，在課程內(nèi)容方面既要保持理論的系統(tǒng)性，又要注意聯(lián)系實(shí)際，并且重視技術(shù)科學(xué)的一般方法學(xué)的培養(yǎng)。

（三）課后自學(xué)

為了培養(yǎng)學(xué)生整理歸納，綜合分析和處理問題的能力，每章都安排一部分內(nèi)容，課上教師只給出自學(xué)提綱，不作詳細(xì)講解，課后學(xué)生自學(xué)。

（四）課堂討論 課堂討論的目的是活躍學(xué)習(xí)氣氛，開拓思路。教師應(yīng)認(rèn)真組織，安排重點(diǎn)發(fā)言，充分調(diào)動(dòng)每一名同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，做好總結(jié)。

（五）習(xí)題課

習(xí)題課以典型例題分析為主，并適當(dāng)安排開闊思路及綜合性的練習(xí)及討論。

（六）課外作業(yè)

課外作業(yè)的內(nèi)容選擇基于對(duì)基本理論的理解和鞏固，培養(yǎng)綜合計(jì)算和分析、判斷能力。

（七）平時(shí)測(cè)驗(yàn)

為及時(shí)了解教學(xué)情況，教師可適當(dāng)安排平時(shí)課堂測(cè)驗(yàn)，每次測(cè)驗(yàn)不超過30分鐘。

（八）考試

考試采用閉卷方式，考試范圍應(yīng)涵蓋所有講授及自學(xué)的內(nèi)容，考試內(nèi)容應(yīng)能客觀反映出學(xué)生對(duì)本門課程主要概念的記憶、掌握程度，對(duì)有關(guān)理論的理解、掌握及綜合運(yùn)用能力。試題包括基本概念，基本理論，分析計(jì)算，題型可采用填空，判斷，計(jì)算，畫圖，簡(jiǎn)答，分析等方式。

總評(píng)成績(jī)：一般情況下，課外作業(yè)、平時(shí)測(cè)驗(yàn)占20%，期末閉卷考試占80%；特殊情況下，課外作業(yè)、平時(shí)測(cè)驗(yàn)可提高到30%。

四、本課程與其它課程的聯(lián)系與分工

先修課程：電路與電子技術(shù)、數(shù)字邏輯

后續(xù)課程：匯編語言、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口與通訊、單片機(jī)原理

五、建議教材及教學(xué)參考書

［1］白中英主編，《計(jì)算機(jī)組成原理》，科學(xué)出版社，2001年出版 ［2］王愛英主編，《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》，清華大學(xué)出版社，2004年出版