课程编码:042925
课程类别:专业基础课(必修), 专业课(必修),
先修课程:程序设计基础、数字逻辑
适用专业:计算机科学与技术,计算机科学与技术,软件工程(卓越计划班),网络工程,
开课院部:计算机与网络安全学院
课程负责人:
《计算机组成原理》是计算机学科领域内各类专业的必修课。授课对象为大二计算机学院的学生。主要讲解单机系统的内部工作机制及组成原理。包括计算机五个功能部件的组成原理,逻辑实现及设计方法,将软、硬件知识有机地结合起来,建立起计算机系统的完整概念。为培养学生对计算机系统的分析、设计、开发和使用能力打下基础。
1.知识与技能目标:通过本课程的学习,使学生掌握机器数运算方法和编码。掌握存储器容量扩展技术, 理解多体交叉存储技术;掌握存储系统的组成、cache和虚拟存储器的工作原理;掌握指令系统的指令格式和寻址方式;理解指令在简单的数据通路模型计算机的执行过程,理解微程序控制器的原理与结构,掌握微程序设计技术;掌握指令流水技术及其相关性,理解基本的指令级并行性;理解基本的入/出方式,了解中断、总线结构和分类;了解向量计算机和标量计算机、并行计算机和串行计算机,掌握超标量、超流水线特点,建立起计算机系统的完整概念。
2.过程与方法目标:学生通过课堂讲解、实验课以及课程设计的学习和实践,使学生的思维和分析方法得到一定的训练,理解计算机各个组成部分的功能,掌握设计计算机系统的基本原理与方法,能更好培养学生的独立分析问题和解决问题的能力.
3.情感、态度与价值观发展目标:通过本课程的学习,培养作为一个计算机开发应用技术人员必须具备的坚持不懈的学习精神,严谨治学的科学态度和积极向上的价值观,为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。
理论教学进程表
周次
教学主题
教学
时长
教学的重点与难点
教学方式
作业安排
1
计算机系统的主要部件及其层次结构;定点数的表示
3
理解并掌握计算机系统的层次结构,掌握补码、移码表示
讲练结合
数据的表示和校验码
2
掌握浮点数的IEE754表示,理解数据的奇偶校验、了解CRC校验和海明校验
二进制定点数的加、减、乘法运算
掌握定点数加、减、乘法运算及溢出的判断
除法运算及移位运算
掌握除运算及溢出的判,了解机器数的移位运算
浮点数加、减、乘、除运算
掌握浮点数加、减、乘法运算方法
半导体存储器
掌握半导体存储器的分类、功能及其区别
4
主存储器容量的扩展
掌握主存容量扩展方法,理解扩展应用时需要注意的问题。
高速存储器
能理解多体交叉存储器地址分配原则,了解不同高速存储器应用场合。
6
存储系统的层次结构、CACHE
5
能理解速缓冲存储器的直接、全相连、组相连映像关系;近期最少使用替换策略
7
虚拟存储器、外存储器
理解页式、段式、段页式虚拟存储器及其替换过程,了解外存储器基本原理
8
习题课及期中考试
考察前几章的学习情况
9
指令格式和寻址方式及设计
理解指令格式和寻址方式,掌握指令格式设计的基本方法
10
微程序控制的组成、工作原理及控制过程
理解微程序控制器的原理与结构,掌握指令在简单的数据通路模型计算机的执行过程
11
微程序控制器的微指令格式、编码方式
理解微命令的基本概念和编码方式
12
微程序设计技术
理解和灵活应用微指令的设计技术
总线
了解总线的分类、仲裁和标准
13
流水线
理解流水线工作原理,掌握指令相关性
14
超流水线
理解超流水线特点和并行处理技术
15
复习或机动
总结前几章的学习重点和难点
合计:
56
实践教学进程表
实验项目名称
学时
重点与难点
项目类型(验证/ 综合/设计)
寄存器及总线实验
掌握不同寄存器的功能,理解数据传输时控制信号的配合
验证
讲、操作
运算器实验
能正确进行数据分析,并以此验证 74LS181 的组合功能的正确性
存储器实验
掌握SRAM 工作特性,理解读、写数据的过程
数据通路实验
掌握数据传输过程和控制特性
微控制器
理解在微程序控制下自动产生各部件控制信号,实现特定指令的功能
综合
CPU实验
掌握实现较完整的实验计算机的设计过程。进一步理解微程序控制器的控制过程
设计
16
成绩评定方法及标准
考核内容
评价标准
权重
作业、考勤
10%
实验
期中考核(开卷)
期末考核(闭卷)
70%
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