《计算机组成原理》教学大纲
一、课程基本信息
中文名称：计算机组成原理
适用专业：计算机科学与技术，信息与计算科学，数学与应用数学 课程类别：专业必修课
总学时： 84 (60（理论）+ 24（实验）)
总学分： 4 (3.5（理论）+ 0.5（实验）)
二、课程简介
本课程是计算机专业的核心专业基础课程，在计算机专业的各门课程中起着承上启下的重要作用。学生通过本课程的学习，可以从层次的观点，掌握计算机组成和运行机制方面的基本概念、基本原理、基本设计和分析方法等系统知识，奠定必要的专业知识基础；可以从系统的观点，理解提高计算机整机的硬软件性能和部件性能的各种可行途径，了解计算机系统中硬件、软件的功能划分和相互配合关系，进而初步了解从计算机系统结构的角度进一步提高系统性能的主体思想，能站在更高层次上思考和解决工作中遇到的问题。学生通过本课程的学习，还可以培养学生从形象思维向抽象思维过渡，掌握自顶向下分析和解决问题的能力，提高温故知新、举一反三和自主学习的能力，最终能把在“数字电子技术”、 “汇编语言程序设计”、“可编程逻辑器件”等课程中所学的软、硬件知识有机地结合起来，建立计算机整机系统的完整概念。
三、相关课程的衔接
预修课程：数字电子技术，
汇编语言
并修课程：计算机组成原理习题课，编译原理 后修课程：计算机接口技术， 单片机原理，
计算机系统结构，可编程逻辑器件， 操作系统原理
四、教学的目的、要求与方法
（一） 教学目的
计算机组成是依据计算机体系结构，在确定并分配了硬件子系统的概念和结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成及它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特点。即计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。
本课程的教学目的是使学生掌握计算机原理的基本概念、基本原理、基本设计和分析方法，通过实验教学努力提高学生在计算机硬件设计和实现方面的能力，适当了解提高计算机的部件和整机硬件性能的各种可能途径，为下一步学习计算机体系结构奠定基础，并能对当前计算机的最新研究、发展与应用趋势有一般性的了解。
（二） 教学要求
依据本课程的性质、目的及任务，教学基本要求是紧扣多媒体教学、课后答疑、教学计算机实验
几个主要环节，要求学生系统地了解、熟悉和掌握以下几部分内容：
1．
计算机系统的基本概念及层次结构 计算机部件的基本概念及组成原理 计算机整机的基本概念及构成原理
2．
3．
（三） 教学方法
以课堂讲授为主，结合实验、例题、习题讲解，加强实验教学。
五、教学内容（实验内容）及学时分配
一。教学内容
第一章 计算机组成概述（4学时） 1. 计算机系统的基本组成及其层次结构 2. 计算机的体系结构、组成和实现 3. 计算机系统的发展进步 教学要求：
1. 理解计算机系统的含义及层次结构；
2. 理解计算机组成的基本概念，以及与体系结构、实现之间的关系； 3. 理解计算机的组成结构； 4. 了解系列机、兼容机概念； 5. 了解计算机系统的发展进步。 教学重点：
计算机的层次结构、计算机组成的基本概念及结构、计算机组成与体系结构及实现之间的关系。 教学难点：
计算机组成的基本概念及结构、计算机的层次结构。 教学方法：
课堂讲授，例题、习题讲解。
第二章 数字电路基础和计算机中的逻辑器件（4学时）
1. 组合逻辑及其应用； 2. 时序逻辑及其应用；
3. 现场可编程器件及其应用；
4. 几个专用功能器件和存储器芯片的引脚图。 教学要求：
1. 复习组合逻辑及其应用、时序逻辑及其应用； 2. 了解现场可编程器件及其应用。 教学重点：
现场可编程器件功能及其应用
教学难点：
现场可编程器件功能及其应用 教学方法：
课堂讲授，例题、习题讲解、教学计算机实验。
第三章 数据表示、运算算法和线路实现（6学时）
1. 数字化信息编码的概念和二进制编码知识（汉明码、CRC码）；
2. 数据表示—常用的信息编码（逻辑类型数据、字符类型数据、数据类型数据）；
3. 二进制数据的编码与运算算法（原码、反码、补码、补码加/减法运算算法及电路实现、原码一
位除法运算算法及电路实现、补码一位乘法/除法运算算法及电路实现）。
教学要求：
1. 理解并掌握各种数据的表示方法； 2. 了解汉明码、CRC码的定义及应用； 3. 理解并掌握各种运算算法及电路实现。 教学重点：
各种数据的表示方法、各种运算算法及电路实现。 教学难点：
各种运算算法及电路实现。 教学方法：
课堂讲授，例题、习题讲解、计算机软件模拟实验（学生课外自行实验）。
第四章 运算器部件的组成与设计（10学时）
1. 运算器部件概述；
2. 片位结构的运算器芯片Am2901；
3. 教学计算机运算器的设计与实现； 4. 脱机和联机的运算器实验；
5. 浮点点运算与浮点点运算器；
6. 提高运算器部件处理能力的可行途径。 教学要求：
1. 理解定点运算器部件的基本功能、基本组成原理； 2. 掌握定点运算器部件基本设计和实现方法； 3. 4. 5. 6.
理解并掌握片位结构的运算器芯片Am2901原理及应用； 掌握脱机和联机的运算器实验； 了解浮点运算与浮点点运算器；
了解提高运算器部件处理能力的可行途径。
教学重点：
定点运算器部件的基本功能、基本组成原理、基本设计和实现方法；片位结构的运算器芯片Am2901原理及应用；脱机和联机的运算器实验；提高运算器部件处理能力的可行途径。 教学难点：
定点运算器部件的基本功能、基本组成原理、基本设计和实现方法；片位结构的运算器芯片Am2901原理及应用；脱机和联机的运算器实验。 教学方法：
课堂讲授，例题、习题讲解，专题讨论、教学计算机的硬件实验。
第五章 指令、指令系统和汇编程序设计（8学时）
1. 指令格式和指令系统概述；
2. 寻址方式概述；
3. 指令系统举例（重点是教学计算机指令系统说明）；
4. 汇编语言程序举例（重点是教学计算机的汇编语言程序设计）。
教学要求：
1． 理解指令格式和寻址方式；
2． 掌握教学计算机的指令系统及汇编语言程序设计。
教学重点：
指令格式、寻址方式、教学计算机的指令系统及汇编语言程序设计。 教学难点：
寻址方式、教学计算机的指令系统及汇编语言程序设计 教学方法：
课堂讲授，例题、习题讲解，教学计算机上机试验。
第六章 控制部件的组成与设计（10学时） 控制器的功能、组成概述；
1. 微过程控制器部件的组成与设计； 2. 硬布线控制器部件的组成与设计； 3. 硬布线控制器部件的组成与设计； 4. 提高指令执行速度的可能性途径。 教学要求：
1. 理解控制器的功能、组成原理； 2. 3. 4. 5.
理解微程序控制器部件的组成原理，掌握微程序控制器的设计方法； 了解硬布线控制器部件的组成原理及设计方法； 了解硬布线控制器部件的组成与设计； 了解提高指令执行速度的可能性途径。
教学重点：
控制器的组成原理、微程序控制器部件的组成原理及设计方法。 教学难点：
微程序控制器部件的组成原理及设计方法。 教学方法：
课堂讲授，例题、习题讲解，专题讨论、教学计算机硬件实验。
第七章 多级结构的存储器系统（10学时）
1. 存储器系统原理（三级结构、统一管理、调度一体化、存储速度、存储容量、单位价格）；
2. 主存储器组成原理及实现技术（教学计算机内存储器的组成与设计）； 3. 外部存储设备与磁盘阵列技术； 4．高速缓冲存储器chace原理； 5．虚拟存储器原理；
6．提高存储器系统性能的可行途径。 教学要求：
1. 了解存储器系统原理；
2. 理解主存储器部件的组成原理；
3. 掌握教学计算机内存储器的组成原理与实现技术； 4. 了解外部存储设备与磁盘阵列技术；
5. 了解高速缓冲存储器chace原理； 6. 了解虚拟存储器原理；
7. 了解提高存储器系统性能的可行途径。 教学重点：
存储器系统原理、主存储器部件的组成原理及实现技术、高速缓冲存储器chace原理、虚拟存储器原理、提高存储器系统性能的可行途径。 教学难点：
主存储器部件的组成原理及实现技术、高速缓冲存储器chace原理、虚拟存储器原理。 教学方法：
课堂讲授，例题、习题讲解，专题讨论，教学计算机硬件实验。
第八章 输入输出设备与输入输出系统（8学时）
1． 输入输出系统概述；
2． 计算机总线的构成原理；
3． 输入输出接口的基本功能和一般组成； 4． 常用的输入输出方法；
5． 提高数据输入输出能力和可靠性的可行途径。 教学要求：
1． 了解输入输出系统及常用输入输出设备； 2． 理解计算机总线的构成原理；
3． 了解输入输出接口的基本功能和一般组成； 4． 掌握常用的输入输出方法；
5． 了解提高数据输入输出能力和可靠性的可行途径。 教学重点：
计算机总线的构成原理、输入输出接口的基本功能和一般组成、常用的输入输出方法、提高数据输入输出能力和可靠性的可行途径。 教学难点：
计算机总线的构成原理、输入输出接口的基本功能和一般组成、常用的输入输出方法。 教学方法：
课堂讲授，例题、习题讲解，专题讨论、教学计算机硬件实验。
（二）实验内容
本课程安排了6个实验，教师可根据教学需要，选做其中的3-5个。 实验内容包括：
1． 教学计算机中的关键逻辑线路实验（4或6学时）； 2． 监控程序与汇编语言程序设计（4或6学时）； 3． 运算器部件实验（4或8学时）；
4． 存储器部件实验（4或8学时）；
5． 微程序控制器部件实验（4或8学时）； 6． 多级嵌套的中断实验（4或6学时）。
六、作业（报告）
每章布置一次，作业内容视各章情况布置，每次3-5题。紧扣各章要求掌握的内容。
七、课程考核
课程通过平时考核、期中考查、期末闭卷考试相结合的方式考核学习效果，评定学生的综合成绩，综合成绩=平时成绩+期中成绩+期末成绩，平时成绩、期中成绩、期末成绩分别占40%、10%、50%。考试内容不超出本大纲基本要求和所选择教材的范围，平时成绩包括课堂、作业和教学计算机实验完成情况等，期中考查以开卷随堂考试为主。
八、教材及主要参考书
[1] 王诚等.计算机组成与设计（第三版）.北京:清华大学出版社.2007年 [2] 唐朔飞.计算机组成原理.北京：高等教育出版社 [3] 白中英.计算机组成原理.北京：科学出版社
[4] Linda Null, Julia Lobur.黄河等译.计算机组成与体系结构.北京：机械工业出版社，2006.8
[5] Andrew S.Tanenbaum.刘卫东等译.计算机组成-结构化方法.北京：人民邮电出版社，2006.7
[6] 潘松，潘明.现代计算机组成原理.北京：科学出版社，2007.2 [7] 王爱英.计算机组成与结构.北京：清华大学出版社，2002
《计算机组成原理》教学大纲
