《计算机组成原理》课程教学大纲
课程代码：7B1103 学分：3 学时：48
执笔人：唐明审核人：
一、课程性质
专业技术课
二、适用专业
计算机科学与技术本科专业
三、教学任务
通过教学和实践，使学生了解计算机系统的基本组成原理；掌握计算机系统硬件的基本组成和各功能部件的工作原理；掌握信息、数据表示与指令结构类型及指令执行原理；掌握程序和数据在计算机中是如何存储的以及指令在计算机中的编译和执行过程。

掌握计算机与外部设备之间的接口技术与原理；了解计算机外部设备的基本结构与工作原理。

并能够用课程中的学到的知识，对计算机系统硬件进行初步设计、组装和调试。

四、教学基本要求
1）掌握计算机的基本组成、数字化概念、存储程序工作方式概念和冯诺依曼体制。

熟悉计算机硬件系统的组织，掌握计算机系统的层次结构概念，熟悉计算机的特点和主要性能指标。

2）熟悉进位计数制基本概念，掌握原码、补码等表示方法及其相互转换；掌握定点数和浮点数的表示方法。

了解算术逻辑部件基本单元的工作原理和ALU 的构成方法，掌握补码加减法和溢出判断方法。

掌握定点乘法、除法运算规则，了解浮点运算方法。

3）掌握存储体系的层次结构，了解存储器的各种分类方法及各自的特点，熟悉半导体存储器的工作原理。

掌握主存储器与CPU的连接方法、主存储器系统的设计方法。

掌握CACHE的基本工作原理，熟悉CACHE与主存的映射方式以及CACHE中主存块的替换算法。

掌握虚拟存储器的概念，熟悉段式、页式、段页式
虚拟存储管理。

4）熟悉指令的基本格式，了解定长操作码指令格式，熟悉扩展操作码指令格式，掌握扩展操作码指令集设计的基本方法。

掌握指令的寻址方式。

熟悉CISC 和RISC的基本概念。

5）熟悉CPU的功能和基本组成结构，掌握指令的执行过程。

熟悉控制器的功能，掌握微程序控制方式的基本思想，掌握微程序控制器组成、工作原理。

熟悉指令流水线的基本概念，掌握流水CPU的工作原理。

6）掌握总线的基本概念，了解总线的分类和性能指标，熟悉总线的仲裁方式和定时操作方法，熟悉常用的总线标准。

7）熟悉常用外部设备。

掌握I/O接口功能和基本结构，掌握I/O端口的编址方法。

熟悉主机与外设的信息交换方式。

掌握中断的基本概念、中断响应过程、中断处理过程，熟悉中断嵌套和中断屏蔽的概念。

了解DMA控制器的基本组成和数据传输的过程。

五、教学时间安排
六、本门课程与其它课程关系
先修课程：《数字逻辑与数字系统》、《汇编语言程序设计》。

并行课程：《计算机组成原理实验》。

后续课程：《接口与通信》、《计算机体系结构》。

七、主要教学方法
在课程的教学过程中，重点学习计算机硬件的组成原理及各部件知识，加强实践性环节，将课堂面授、上机实验相结合，采用演示教学、案例教学等多种教学方式，鼓励学生自主学习，进一步培养学生分析问题和解决实际问题的能力。

八、考核方式
采用平时考核和课程结束综合考核相结合，平时考勤及作业占总成绩的30%，课程结束笔试考核占70%。

九、教材及主要参考资料
《计算机组成原理（第四版）》科学出版社白中英
十、教学主要内容纲要
第一章计算机系统概述
一、教学目的与要求
1）了解计算机的分类与应用；
2）熟悉计算机的硬件组成与发展；
3）熟悉计算机的软件组成与发展；
4）了解计算机系统的层次结构。

二、教学的重点和难点
重点：计算机硬件及软件的组成。

难点：计算机硬件的组成。

三、教学主要内容
计算机的分类及发展；计算机硬件组成；计算机软知识；计算机的层次结构。

四、实践教学安排
计算机软硬件的组织安装
五、教学方法与手段
以课堂教学为主，课堂教学互动，教师给学生演示硬件实物，组织学生上讲
台执教。

六、作业、习题、案例或思考讨论题
课后习题
第二章运算方法和运算器
一、教学目的与要求
1）掌握数据与文字在计算机中的表示方法；
2）掌握定点加减法运算；
3）掌握定点乘除法运算；
4）了解定点运算器的组成；
5）掌握浮点数运算方法和了解浮点运算器。

二、教学的重点和难点
重点：定点及浮点的运算，定点及浮点运算器的组成。

难点：定点及浮点的运算。

三、教学主要内容
数据与文字的表示方法；定点数的加减乘除法；定点运算器的组成；浮点运算方法及浮点运算器。

四、实践教学安排
课后习题15—16，加法器，乘法器的设计实验
五、教学方法与手段
以课堂教学为主，课堂教学互动，教师带领学生实验室做实验，组织学生上讲台执教。

六、作业、习题、案例或思考讨论题
第二章课后习题1--10
第三章内部存储器
一、教学目的与要求
1）了解存储器分类、技术指标、存储子系统的分级结构；
2）掌握SRAM的组成与功能、DRAM的组成与功能、存储器的扩展；
3）了解ROM的分类、主存的构造方法；
4）熟悉CACHE的基本原理、地址映射及替换策略。

二、教学的重点和难点
重点：存储器的扩展、CACHE的基本原理、主存与CACHE的地址映射。

难点：存储器的扩展、主存与CACHE的地址映射。

三、教学主要内容
存储器的分类；SRAM及DRAM存储器结构；CACHE存储器。

四、实践教学安排
存储器的读取实验，存储器的扩展实验
五、教学方法与手段
以课堂教学为主，课堂教学互动，教师组织学生实验室做实验，组织学生上讲台执教。

六、作业、习题、案例或思考讨论题
第三章课后习题1—5,8--11
第四章指令系统
一、教学目的与要求
1）了解指令系统的发展与性能要求；
2）了解指令的格式；
3）掌握指令和数据的寻址方式；
4）了解指令的分类及简明指令系统。

二、教学的重点和难点
重点：指令和数据的寻址方式、简明指令系统。

难点：指令和数据的寻址方式。

三、教学主要内容
指令系统地发展及性能要求；指令的操作码及地址码；寻址方式。

四、实践教学安排
汇编程序编写：1—100累加，大小写字母转换等程序编写
五、教学方法与手段
以课堂教学为主，课堂教学互动，教师带领学生画程序流程图，编写程序，组织学生上讲台执教。

六、作业、习题、案例或思考讨论题
第四章课后习题3--6
第五章中央处理器
一、教学目的与要求
1）了解CPU的功能与组成；
2）掌握指令周期极其表示；
3）了解时序产生器组成与功能、控制器的控制方式；
4）了解微控制器的组成与功能、微程序设计技术、硬布线控制器的设计思想。

二、教学的重点和难点
重点：CPU的功能及组成、指令周期及其表示、时序产生器及微控制器的组成和功能。

难点：指令周期及其表示。

三、教学主要内容
CPU的功能及组成；时序产生器和控制方式；微处理控制器。

四、实践教学安排
微处理器实验
五、教学方法与手段
以课堂教学为主，课堂教学互动，教师带领学生实验室做实验，组织学生上讲台执教。

六、作业、习题、案例或思考讨论题
第五章课后习题2—3,16--17
第六章总线系统
一、教学目的与要求
1）了解总线的基本概念；
2）掌握总线接口技术级总线仲裁；
3）熟悉总线的定时和总线数据传送模式。

二、教学的重点和难点
重点：总线的内部接哦股、信息的传送方式、总线仲裁、总线定时、总线上数据传送模式。

难点：总线定时、总线仲裁。

三、教学主要内容
总线的概念和结构形态；总线接口；总线仲裁；总线定时和数据传送模式。

四、实践教学安排
总线定时和数据传送实验
五、教学方法与手段
以课堂教学为主，课堂教学互动，组织学生上讲台执教。

六、作业、习题、案例或思考讨论题
第六章课后习题3,9—10,13,18
第七章外围设备
一、教学目的与要求
1）了解外围设备的功能及分类；
2）掌握磁存储设备的原理、组成、分类及技术指标；
3）了解磁带存储设备和光存储设备。

二、教学的重点和难点
重点：磁存储设备的原理。

三、教学主要内容
外围设备分类；磁盘存储设备；光盘存储设备。

四、实践教学安排
认识和操作外围设备：包括光驱，打印机，扫描仪的操作
五、教学方法与手段
以课堂教学为主，课堂教学互动，教师带领学生操作外围设备，组织学生上讲台执教。

六、作业、习题、案例或思考讨论题
第七章课后习题4—11,13
第八章输入输出设备
一、教学目的与要求
1）了解外围设备的速度分级与信息交换方式；
2）掌握程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式。

二、教学的重点和难点
重点：程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式。

难点：程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式。

三、教学主要内容
外围设备的分级及信息交换方式；程序查询方式；程序中断方式；DMA方式；通道方式。

四、实践教学安排
五、教学方法与手段
以课堂教学为主，课堂教学互动，组织学生上讲台执教。

六、作业、习题、案例或思考讨论题
第八章课后习题6,10,16。