计算机组成原理教学大纲
计算机组成原理第三版教学大纲
计算机组成原理第三版教学大纲课程概述计算机组成原理是计算机专业的一门重要课程，它是为了让学生了解计算机系统的结构、功能和运行原理。
本课程主要围绕计算机系统的层次结构，从硬件、指令系统、系统软件等方面介绍计算机的结构及其工作原理。
通过本次课程的学习，学生将掌握计算机组成原理的基本知识，为进一步学习计算机体系结构、操作系统、编译原理等课程奠定基础。
教学目标本课程的主要教学目标是：•了解计算机系统的概念及发展历程；•掌握计算机硬件系统的基本组成和工作原理；•理解计算机指令系统的结构和功能；•掌握计算机系统软件的基本概念和组成；•能够运用所学知识，分析计算机系统的结构和工作原理。
教学大纲第一章课程介绍（2学时）•课程简介•计算机系统层次结构•计算机硬件历史与发展第二章计算机系统硬件介绍（12学时）•计算机基本硬件组成•CPU、存储器、I/O 设备的组成和工作原理•外部设备的接口标准•总线的结构和功能第三章计算机指令系统（10学时）•指令系统的概念和作用•指令格式和操作码•指令寻址方式•控制指令第四章计算机系统软件介绍（8学时）•操作系统的定义和功能•嵌套式操作系统、实时操作系统•编译程序、解释程序的概念•计算机系统可靠性和可用性第五章计算机性能评价（6学时）•计算机性能指标•测量与评价方法•提高计算机性能的常用技术教学方式本课程采用理论讲授与实验相结合的教学模式。
理论讲授包括课堂教学和翻转课堂，实验内容包括计算机硬件原理的实验以及操作系统和编译程序的实验。
在理论讲授中，将注重实际应用和工程案例的讲解，同时借鉴网络上优秀的教学资源，以教师主导为主。
在实验环节中，学生将运用教学实验室的设施，在教师的指导下参与实验操作，从而加深对理论知识的理解和运用。
教学评价本课程的评价方式包括学生平时作业、实验报告、课堂测试和期末考试。
其中，学生平时作业占比10%，实验报告占比20%，课堂测试占比30%，期末考试占比40%。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲适用专业：软件工程专业总学时：（讲授/理论40学时，实验/技术/技能0学时，上机/课外实践20 学时）先修课程：计算机基础；计算机导论；后续课程：编译原理。
（一）本课程地位、性质和任务本课程是计算机专业的一门专业基础课，在计算机专业的各门课程中起着承上启下的重要作用。
本课程的教学目的是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。
并能够用课程中学到的知识，对计算机系统硬件进行初步设计、组装和调试。
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；2.计算机部件的基本概念及组成原理；3.算机整机的基本概念及构成原理。
（二）课程教学的主要内容（一）概述1、计算机的发展过程2、计算机硬件组成与存储程序概念3、计算机的工作过程与性能指标4、计算机系统的层次结构重点：计算机的硬件组成和工作过程难点：计算机工作过程（二）信息的表示1、数据信息的表示：数制、码制、定点数和浮点数的表示2、原码、补码、移码、真值之间的转换3、汉字在机器中的表示4、数据的奇偶校验与海明校验重点：原码、补码、移码、真值之间的转换，定点数和浮点数的表示范围，数据的奇偶校验难点：数据的海明校验（三）指令系统1、指令格式2、寻址方式、3、指令的功能和类型；重点：指令格式，指令类型（四）数值运算1、并行加法器原理2、补码加减运算方法，溢出判断方法3、原码一位乘法和补码一位乘法的运算规则4、原码加减交替除法和补码加减交替除法的运算规则5、浮点加减运算流程重点：并行加法器原理，补码加减运算方法，原码一位乘法和补码一位乘法的运算规则，原码加减交替除法和补码加减交替除法的运算规则难点：四则运算方法（补码加减法、原码乘法、补码乘法、原码除法和补码除法）（五）存储子系统1、存储器的分类与主要性能指标2、静态存储器与动态存储器的存储3、动态存储器的刷新方法4、主存储器的逻辑设计5、高速缓冲存储器重点：存储信息的原理和存储器的组织、连接、控制难点：存储信息的原理（六）中央处理器1、CPU各组成部分的基本功能2、微程序控制的基本思想3、流水线技术4、RISC指令系统重点：CPU的逻辑组成（内部数据通路结构），CPU的工作机制（指令执行流程与有关的微命令序列）难点：CPU的工作机制（指令执行流程与有关的微命令序列）（七） I/O子系统1、总线的特点与总线操作2、中断方式基本概念3、中断接口的组成4、DMA方式基本概念5、常用I/O设备原理重点：中断、DMA等I/O传送控制机制难点：中断过程（请求、判优、响应、处理）和中断屏蔽（八）外部设备1、外设概述2、HDD存储设备3、RAID4、DVD存储设别5、常用I/O设备，键盘鼠标，显示设备，打印机等重点：HDD存储设备，显示设备（三）实验内容实验目的：掌握、验证和补充课堂的理论知识。
《计算机组成原理》课程教学大纲(1)
计算机组成原理课程教学大纲（Princip1esofComputerComposition）学时数：72学时其中：实验学时：12学时课外学时：0学时学分数：4.5适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的与任务本课程是计算机科学与技术专业的一门必修基础课程。
从课程地位来说，它在先导课和后续课程之间起着承上启下的作用，通过教学，要使学生掌握计算机各大部件的组成及其工作原理，为学生将来设计制造、调试维修及计算机应用与各个领域打下理论基础。
二、课程教学的基本要求本课程既具有一定的理论性，又具实践性，同时还具有知识面广，内容多，难度大，更新快等特点，要求学生课前预习，课后复习，注重认真完成实验与作业，贯彻“厚基础重能力”的方针，学生应掌握计算机的各大部件组成结构、基本运算方法、工作原理及分析设计方法。
结合计算机组成原理的实验，从而形成较完整的计算机及系统的概念。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章计算机系统概论（4学时）一、基本内容：计算机系统层次、基本组成、主要技术指标、软、硬件。
（一）计算机的系统及层次结构（二）计算机的硬件（H）计算机的软件（四）计算机的主要技术指标（五）计算机的基本工作过程第二章计算机发展及应用（2学时）一、基本内容：计算机的发展历史、计算机的应用特点（一）计算机的发展历史（二）计算机的应用及特点（三）计算机及应用展望二、基本要求：了解计算机发展、熟悉计算机在多个领域应用特点I重点：计算机的发展历史、计算机的应用及特最-第三章系统总线（4学时）一、基本内容：总线的分类、总线性能指标、总线结构与控制（一）总线的基本概念（二）总线的分类（H）总线特性及性能指标（四）总线结构（五）总线控制二、基本要求：掌握总线基本概念、熟悉总线基本结构和性能指标重点：总线基本结构和性能指标、总线控制。
难点：总线判优控制、总线通讯控制。
第四章存储系统（8学时）一、基本内容：存贮器系统，RAM,ROM,CACHE,主存储器与CPU的连接。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲前言《计算机组成原理》是计算机专业本科生核心硬件课程。
学习本课程应已具备数字逻辑的基本知识，并掌握数字系统的一般设计方法。
通过学习本课程，能了解计算机一般组成原理与内部运行机制，为学习本专业后继课程和进行与硬件有关的技术工作打好基础。
本课程主要讲述计算机硬件系统的基本组成原理与运行机制。
课程从组成硬件系统的五大部件出发，讲解了各组成部分的工作原理、设计方法以及构成整机系统的基本原理。
主要内容有：计算机系统概论；运算方法和运算器；存储系统；指令系统；中央处理器；系统总线和输入输出系统。
通过对计算机各部件工作原理、信息加工处理及控制过程的分析，使学生掌握基本的分析方法、设计方法和互连成整机的技术。
具备维护、使用计算机的基本技能，并为具备硬件系统的开发应用能力打下一定的基础。
目的要求和教学内容第一章计算机系统概论【目的要求:】了解、识记计算机的分类依据及应用领域；掌握、识记硬件各部件的基本工作原理；了解计算机系统结构的发展历程；了解、识记软件的组成和分类；理解系统层次结构分析。
【教学内容】1.计算机的分类和应用2.计算机的硬件3.计算机的软件4.计算机系统的层次结构第二章运算方法和运算器【目的要求:】掌握、运用数值数据的表示方法；理解、运用非数值数据的表示方法；掌握、运用补码加法、减法；掌握、运用溢出的概念和检测方法；理解、识记原码并行乘法；了解原码除法算法原理；理解、运用并行除法器；理解、识记算术逻辑运算单元；掌握、运用定点运算器基本结构；掌握、运用浮点加法、减法运算；了解浮点乘法、除法运算；理解、识记浮点运算流水线；了解浮点运算器简介。
【教学内容】数据与文字的表示方法定点加法、减法运算定点乘法运算定点除法运算定点运算器的组成浮点运算方法和浮点运算器第三章存储系统【目的要求:】掌握、识记存储器分类；掌握、识记存储器的分级结构；了解、识记主存储器技术指标；掌握、运用RAM存储器；掌握、运用ROM存储器；理解、识记高速存储器技术；理解、识记cache基本原理；掌握、运用主存与cache的地址映射；掌握、运用替换策略；了解、识记基本概念；掌握、运用虚拟存储器结构；掌握、运用替换算法；理解保护方式介绍。
《计算机组成原理》教学大纲
计算机组成原理》教学大纲本门课程得教学目标与要求:《计算机组成原理》就是计算机科学与技术专业得一门核心专业基础课。
通过本课程得学习, 使学生掌握计算机系统得基本组成、计算机中数据得表示方法、计算机各硬件部件得功能与工作原理等，为学生学习计算机专业课打下坚实得基础。
要求学生：1. 从总体上了解计算机硬件、软件、计算机主要部件得基本概念；2. 掌握计算机中各种数据得表示方法;3. 掌握运算器得功能、组成与工作原理;4. 掌握广泛使用得各类半导体存储器得工作原理与特性、主存储器系统得设计、多级存储器层次结构；5. 掌握C PU得组成、C PU各个部件在计算机运行过程中得作用、如何实现各条指令得功能；6. 掌握指令得格式、常见得寻址方式与指令得主要类型;7. 掌握总线得概念、特性与几种常用得总线标准;8. 掌握几种基本得信息交换方式与常用得外围设备得工作原理. 教学重点与难点:本课程重点就是：运算方法与运算器、存储系统、中央处理器。
本课程难点就是：存储系统与中央处理器。
教学对象: 计算机科学与技术专业本科大学生。
教学方式: 采用多媒体教学。
教学时数：6 0学时。
教学具体内容及学时分配第一章概论（2 学时）教学目标与要求:通过学习本章，使学生了解计算机硬件、软件得概念与计算机得基本组成，从总体上认识计算机。
要求学生：1. 了解计算机得分类与应用领域；2. 了解计算机硬件得概念与基本组成；3. 了解计算机层次结构。
教学重点与难点:本章重点：计算机硬件、软件得概念与计算机得基本组成。
无难点。
教学方式：课堂讲授2学时。
第一节计算机系统简介（0、5 学时）一、计算机系统简介计算机软件、硬件概念。
二、计算机层次结构将计算机得层次结构。
第二节计算机得基本组成（1 学时）一、数字计算机得硬件组成介绍数字计算机得基本组成.二、计算机得工作步骤介绍数字计算机得工作步骤.第三节计算机硬件得主要技术指标（0、5学时）计算机硬件得主要技术指标。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲课程名称：计算机组成原理课程英文名称：Computer Organization讲课学时：72一、课程性质与任务（课程在专业教学计划中的地位与课程教学目标）“计算机组成原理”属于专业基础课，必修课。
该课程面向应用、突出实践、偏向硬件和理论。
《计算机组成原理》是计算机教学中的一门核心课程，是学习计算机课程所要必修的主干课。
通过教学，使学生对计算机的各主要部分（运算期、控制器、存储器、输入输出设备）的构成及工作原理有一个深刻的、系统的认识和理解，同时对计算机的发展趋势也有一个较为深入的了解。
主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部运行机制，包括运算器部件、控制器部件、存储器子系统、输入/输出子系统与输入/输出系统设备，围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍；此外，该课程的工程性、实践性、技术性比较强，还强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识、实验技能，这些要求更多的是通过作业、教学实验等环节完成，要求学生有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。
二、课程的基本要求（课程教学应使学生达到的基本要求）计算机系统概述、计算机中的数据表示、运算方法和运算器、指令系统、随机逻辑和微程序控制原理、存储系统、输入输出系统、计算机外设简介，要求学生掌握计算机的组成和工作原理。
通过学习，使学生了解计算机的组成原理及工作原理，以建立整机概念。
本课程设有实验，以加深对课程内容的理解，培养学生的动手能力。
第1章计算机系统概论了解计算机的类型：模拟和数字，专用和通用，巨型机、大型机、小型机、微型机、单片机熟悉计算机的硬件组成部件及其作用掌握主存有关概念：存储器地址、存储单元和存储容量；位bit、字节byte、KB、MB、GB掌握“存储程序、程序控制”的冯·诺依曼计算机的基本思想区别操作码和地址码（操作数）、指令字和数据字、指令流和数据流理解指令周期（控制器工作周期）：取指、译码、执行掌握总线、处理器总线和系统总线的概念，熟悉数据总线、地址总线和控制总线的功能理解目的程序、汇编程序、编译程序的作用，区别机器语言、汇编语言和高级语言（算法语言）掌握计算机系统的层次结构、软件与硬件的逻辑等价性思想第2章运算方法和运算器掌握数据的定点格式，定点整数的表达范围，有符号数和无符号数掌握浮点格式的表达，熟悉浮点数的规格化，掌握规格化单精度浮点数与实数的相互转换理解真值和机器数，掌握定点整数的补码、反码、原码和移码表示法掌握BCD码、ASCII码的编码规律，理解小端方式和大端方式的存储特点区别汉字输入编码、机内码、字模码和汉字交换码理解检验码的作用，掌握奇偶校验以及检错能力理解补码的加法运算和减法运算规律熟悉溢出的概念，理解上溢（正溢）和下溢（负溢）的概念以及符号位检测方法了解内部总线和外部总线、单向总线和双向总线的概念掌握浮点加减法的操作过程，了解其中对阶、规格化、舍入处理的作用熟悉IEEE754标准的4种舍入处理方法第3章存储系统熟悉存储系统的分级（层次）结构，掌握存储访问的局部性原理理解存储容量、存取时间、存取周期、存储器带宽的概念了解SRAM、DRAM和NVRAM的特点掌握SRAM存储结构与芯片地址引脚和数据引脚的关系理解位扩展和字扩展的含义和作用，掌握芯片扩展与芯片容量的关系了解DRAM的行地址和列地址，理解DRAM的刷新操作和方法了解ROM芯片的类型和各自特点掌握Cache的功能和基本原理，掌握命中率、平均访问时间和访问效率的计算方法理解Cache的地址映射的作用，掌握全相联、直接和组相联映射的原理和特点，熟悉Cache中标记（标签）的作用理解替换策略的作用，熟悉LRU、LFU和随机法理解Cache的写操作策略，熟悉直写法（全写法）和回写法（写回法）第4章指令系统了解指令、指令系统、指令格式、操作码、地址码、指令助记符的概念理解寻址方式的含义，区别指令寻址和数据寻址掌握指令的顺序寻址和跳跃寻址掌握数据的隐含寻址、立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对（基址）寻址熟悉堆栈的访问原理，理解进栈PUSH和出栈POP操作熟悉指令系统包含的基本指令类型掌握CISC和RISC的含义，掌握RISC的主要特点第5章中央处理器熟悉CPU的基本模型和主要寄存器的作用理解指令周期、CPU周期（机器周期、总线周期）和时钟周期（T周期）的概念和区别了解CLA、ADD、STA和JMP指令在CPU基本模型的执行过程理解微程序控制器和硬布线控制器的实现特点，了解微命令、微操作、微指令和微程序的概念熟悉并行性的概念和提高并行性的技术途径掌握指令流水线的思想，理解流水CPU的时空图掌握资源相关、数据相关和控制相关的概念了解SISD、SIMD、MIMD的分类概念，理解多媒体指令的并行处理特点第6章总线系统理解内部总线、系统总线和I/O总线（芯片总线、内总线和外总线）的分类理解总线的4个方面特性，掌握总线带宽以及计算熟悉单总线、双总线和三总线结构理解串行传送和并行传送的概念，掌握起止式异步通信字符格式理解总线仲裁的作用，了解集中仲裁和分布仲裁思想掌握总线同步定时和异步定时（时序）的特点了解各种总线数据传送模式了解PCI总线、ISA总线、SCSI总线和IEEE1394总线的特点第7章外围设备掌握像素、点距、分辨率、灰度级（彩色深度）、刷新、扫描的概念，以及对显示效果的影响掌握磁盘存储器重要的技术指标及计算方法了解NRZ、PM、FM、MFM各记录方式的特点了解磁面、磁道、磁柱、扇区的概念，以及磁盘信息的分布特点第8章输入输出系统理解I/O接口的作用，熟悉I/O端口的编址方式掌握各种外设管理方式的概念和特点熟悉查询传送方式的过程理解中断源、内部中断（异常）和外部中断的概念区别可屏蔽中断和非屏蔽中断掌握可屏蔽中断传送方式的过程及其相关概念熟悉单级中断、多级中断的概念了解IA-32微处理器主要中断类型，理解向量地址、中断优先权、中断嵌套的含义理解中断控制器的作用了解Pentium处理器的中断机制理解DMA传送方式的特点，掌握DMA传送的工作过程了解CPU暂停、周期挪用、交替访问的区别了解通道的组成结构和类型第9章操作系统支持掌握操作系统的概念、功能、特点以及需要解决的问题理解操作系统的调度掌握进程的概念、调度的层次理解处理机调度的实现理解存储管理掌握虚拟存储器的功能、物理地址和虚拟（逻辑）地址的概念熟悉页式和段式虚拟存储器的管理和地址转换理解存储保护，熟悉存储区域和访问方式保护的思想考试形式闭卷笔试，120分钟考试题型填空题：1×20＝20分单选题：2×05＝10分判断题：1×10＝10分简答题（基本概念、基本原理等）：5×4＝20分计算题：10×2＝20分应用题：10×2＝20分成绩计算考试成绩×85%+平时成绩×15%使用教材白中英等，计算机组成原理，科学出版社，第四版，2008。
《计算机组成原理》详细教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲 课程名称：计算机组成原理 英语名称： 课程代码： 课程性质：专业必修 学分学时数： 3/48 适用专业：计算机应用技术与计算机网络 修（制）订人： 修（制）订日期： 审核人： 审核日期： 审定人： 审定日期： 一、课程的性质和目的 （一）课程性质 本课程是计算机应用技术和计算机网络专业的一门专业技术基础课。
（二）课程目的 课程教学所要达到的目的是：使学生了解计算机的基本结构；掌握计算机的基本组成与结构原理，各功能部件在整机中的作用以及所要完成的任务；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。
并能够用课程中学到的知识，对计算机系统硬件进行初步设计、组装和调试。
二、教学内容、重（难）点、教学要求及学时分配 第一章： 计算机系统概述：（5学时） 1、讲授内容： (1)计算机硬、软件概念。
（1学时） (2)计算机的层次结构。
（1学时） (3)计算机的分类及应用。
（1学时） (4)计算机的特点和性能指标。
（1学时） (5)电子计算机的发展史。
（1学时） 2、教学要求： 了解：计算机硬、软件概念；计算机的层次结构。
理解：计算机的分类及应用；电子计算机的发展史。
……………………………………………………………………装……订……线……………………………………………………………………………………………………………掌握：计算机的特点和性能指标。
3、教学重点：计算机的特点和性能指标。
4、难点：重点掌握计算机的性能指标。
第二章：信息编码及在计算机中的表示（6学时） 1、讲授内容： （1）信息的数字化编码。
（1学时） （2）进位计数制及其相互转换。
（2学时） （3）非数值数据的表示。
（1学时） （4）数值数据的表示和运算。
（1学时） （5）数据校验码（1学时） 2、教学要求： 了解：信息的数字化编码 理解：非数值数据的表示 掌握：数据校验码 3、教学重点：进位计数制及其相互转换； 4、难点：非数值数据的表示。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲一、课程基本信息1．课程名称（中文）：计算机组成原理2．课程名称（英文）：Computer Form principle3．课程类别：必修4．适用专业：信息管理5．总学时：学时(其中理论 54 学时，实验16 学时)6．总学分： 4 学分二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务1．研读对象：本课程的主要研读对象是信息管理及相近专业本科生，是必修的课程之一。
2．课程特点：概念清晰、深入浅出,既有一定的理论高度,贴近当前的新技术和新思想,内容安排符合教学规律。
3．本课程的主要教学任务：1)以IBM-PC和Intel 80x86 CPU为主要背景，介绍计算机组成结构的基本概念、基本原理和程序设计的常用方法与技术，介绍用计算机解决实际问题的全过程。
2)通过本课程的学习，应该使学生掌握计算机硬件构成和在计算机中信息的表示方法，掌握计算机的算术运算和逻辑运算方法，基本掌握常用数字逻辑电路的结构和工作原理，基本掌握汇编语言的基本概念、基本原理和程序设计的常用方法与技术。
掌握组成计算机的各部件的基本工作原理，并掌握用计算机解决实际问题的全过程。
三、理论教学内容与教学基本要求第一章计算机系统概论（2学时）1.1 计算机的发展概况1.2 计算机的分类及应用1.3 计算机的硬件系统1.4 计算机的软件系统1.5 计算机系统的层次结构第二章信息的表示及运算方法（6学时）2.1 进位计数制2.2 带符号数的表示2.3 数的定点表示与浮点表示2.4 字符和汉字信息的表示2.5 校验码2.6 定点加法、减法运算2.7 定点乘法运算2.8 定点除法运算2.9 浮点算术运算第三章数字逻辑电路及运算器（8学时）3.1 逻辑代数中的三种基本运算3.2 逻辑函数及其表示方法3.3 逻辑函数和逻辑图3.4 逻辑代数的基本公式和常用公式3.5 逻辑表达式的化简3.6 加法器3.7 定点运算器的组成和结构第四章中央处理器（12学时）4.1 中央处理器的功能和组成4.2 指令周期4.3 组合逻辑控制器4.4 微程序控制器4.5 PLA控制器4.6 Intel 8086 CPU简介第五章指令系统（4学时）5.1 指令系统及指令格式5.2 指令和操作数的寻址方式5.3 典型指令5.4 8086的寻址方式5.5 8086的指令系统第六章汇编语言程序设计（8学时）6.1 8086汇编语言的基本格式6.2 汇编语言语句6.3 助记符、伪指令6.4 宏指令语句6.5 汇编语言程序的基本结构形式6.6 汇编语言程序上机操作过程第七章存储器和存储体系（10学时）7.1 概述7.2 主存储器的基本工作原理7.3 半导体读写存储器7.4 只读存储器7.5 高速存储器7.6 高速缓冲存储器(Cache)7.7 虚拟存储器第八章总线和输入输出系统（4学时）8.1 总线8.2 总线接口8.3 输入输出系统概述8.4 程序直接控制方式8.5 程序中断方式8.6 DMA方式8.7 通道方式和I/O处理机方式8.8 外围设备四、实验教学内容与要求实验作为教学的一个重要环节，其目的在于更深入地理解和掌握课程教学中的有关基本概念，应用基本技术解决实际问题，从而进一步提高解决问题的能力。
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《计算机组成原理》教学大纲
一、 课程概述
《计算机组成原理》是计算机专业的最重要的基础课程之一，主要以信息在计算机内部
的加工、处理为主线介绍计算机的结构、工作原理和功能特性；从一台计算机的整体结构出
发，介绍计算机硬件系统内部各部件之间的互连、指令系统和指令在计算机中的执行过程；
详细介绍组成计算机的各部件的组成原理、逻辑实现和设计方法；为了便于学生对基本概念
的理解，培养学生对硬件系统的分析、设计、使用方面的能力，给出一种或两种有代表性的
机型的结构介绍。本课程的教学目的是使学生掌握计算机的基本组成部件、逻辑功能、工作
原理、设计方法和实现技术等的有关基础知识和技术，建立完整、清晰的计算机整机概念。
并使学生具备对计算机系统整机和部件进行分析和设计的能力。
计算机组成原理课程的教学任务围绕机器指令级以及与此密切相关的微操作级和汇编
语言级，从计算机硬件到计算机软件以及软硬件的有机结合，从计算机内部工作机制与编程
求解问题相结合，从CPU部件与整机系统两个层次，从逻辑组成、内部工作机制、程序设
计等三个方面，通过课堂授课和实验，达到计算机组成原理课程的教学基本目的，并培养本
学科的学生在设计、分析和解决大型数字系统的基础理论和基本的实际动手能力，为学习后
续课程打下良好的基础。
《大学物理》、《计算机导论》、《电路与电子学》、《数字电路》、《汇编语言程序设计》
等课程，是《组成原理》的先修课程。而《计算机组成原理课程设计》、《操作系统》、《计算
机接口技术》、《单片机原理与应用》、《计算机体系结构》、《计算机外部设备》及《计算机网
络》等课程是它的后续课程。
二、 课程目标
1．知道《计算机组成原理》这门学科的性质、地位和独立价值。知道这门学科的研究
范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向。
2．理解计算机系统的运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大组成部件的
有关基本概念和基本原理。了解相应的有关新技术和方法。
3．理解数值数据的表示方法以及运算器的计算方法，了解非数值数据的表示和处理方
法以及校验码的表示方法。
4． 理解运算器、控制器、存储器、以及有关的输入设备和输出设备等各个部件的组成
结构和基本功能。了解典型的计算机系统结构和基本功能。
5．掌握基本的定点数的加、减、乘和除的运算和实现的基本逻辑电路框图以及浮点数
的表示和基本运算。
6． 掌握主存系统的设计和分析方法。
7． 掌握指令的执行过程和各种寻址方式的分析和设计方法。
8． 掌握组合逻辑控制器和微程序控制器的基本的设计和分析方法。
9． 掌握计算机整机系统的基本设计和分析方法。
10．了解典型的微小型机系统和计算机的新发展。
三、 课程内容和要求
这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般
涵义表述如下：
知道———是指对这门学科和教学现象的认知。
理解———是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所
涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。
掌握———是指运用已理解的教学概念和原理说明、解释、类推同类教学事件和现象。
学会———是指能模仿或在教师指导下独立地完成某些教学知识和技能的操作任务，或
能识别操作中的一般差错。
教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。
本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。
教学内容及教学要求表
教学内容 知道 理解 掌握 学会
1 概论
1.1 计算机的分类和应用 1.２ 计算机的硬件 1.３ 计算机的软件 1.４ 计算机系统的层次结构 1.５ 电子计算机的发展简史 √
√
√
√
√
教学内容 知道 理解 掌握 学会
2 计算机中的信息表示 2.1 数字化信息编码的概念 2.２ 常用的信息编码 2.３ 数值数据的表示、转换和运算 2.４ 数据校验码及校验线路 √ √ √
√
3 指令系统 3.１ 指令系统的发展 3.２ 指令格式 3.３ 寻址方式 3.４ 指令类型 3.５ 指令系统举例 3.６ RISC技术 √ √ √ √ √ √
4 运算器及其运算方法
4.１ ALU的基本逻辑结构 4.２ 定点加减法运算器及其运算方法 4.３ 定点乘法运算 4.４ 定点除法运算 4.５ 高速乘除运算技术（＊） 4.６ 浮点运算器 √ √
√
√
√
√
5 控制器 5.１ 计算机的硬件系统和控制器的地位 5.２ 控制器的主要功能和组成 5.３ 微程序控制的基本工作原理 5.４ 微程序设计技术及实例 5.５ 硬布线控制器的基本工作原理 5.６ 控制器的控制方式和时序部件 5.７ 计算机加电及控制过程 √ √ √ √ √
√
教学内容 知道 理解 掌握 学会
6 存储系统
6.１ 存储器与存储系统概述 6.２ 主存储器 6.３ 并行主存储器 6.４ 高速缓冲存储器 6.５ 虚拟存储器 6.６ 相联存储器 6.７ 存储保护 √
√
√
√
√
√
√
7 辅助存储器
7.１ 磁表面存储器 7.２ 磁盘存储器 7.３ 磁带存储器 7.４ 光盘存储器 7.５ 冗余磁盘陈列（ＲＡＩＤ）（＊） √ √
√
√
√
8 输入输出系统
8.１ I/O概述 8.２ 数据传送的控制方式 8.３ 中断系统 8.４ 总线结构和总线接口 8.５ ＤＭＡ方式及其接口 8.６ 通道控制方式和ＩＯＰ（输入输出处理机）(＊) √
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9 常用外设
9.１ 概述 9.２ 常用输入设备（键盘、鼠标） 9.３ 显示输出设备 9.４ 打印输出设备 √
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10 非传统计算机
10.１ 非冯•诺依曼型计算机（＊） √
教学内容 知道 理解 掌握 学会
10.２ 非电子器件计算机（＊） √
四、 课程实施
“计算机组成原理”是计算机科学专业的必修课。一般情况下，每周安排4课时，共
72课时，其中理论教学60课时，实验教学12课时。具体课时安排如下：
课时安排及教学方法表
教学内容 课时建议 教与学的方法建议
72课时
1 计算机系统概论 2课时 讲授
2 数字化信息编码与数据表示 8课时 讲授、讨论
3 指令系统 6课时 讲授、讨论
4 运算器及其运算方法 12课时，实验2课时 讲述、演示和实验
5 控制器 １8课时，实验4课时 讲述、演示和实验
6 存储系统 10课时，实验4课时 讲述、演示和实验
7 辅助存储器 4课时 讲授、自学
8 输入输出系统 6课时，实验2课时 讲述、演示和实验
9 常用外设 2课时 讲授、自学
10 非传统计算机 2课时 讲授、自学
合计：72课时中，含理论课60课时，实验课12课时。
五、 教材和参考书目
1. 孟传良等.《计算机组成原理》，重庆大学出版社， 2001年.
2. 俸远祯.《计算机组成原理（修订本）》，电子工业出版社，2003年.
3. 王爱英.《计算机组成与结构》，清华大学出版社， 2001年.
4. 白中英.《计算机组成原理（第三版）》，科学出版社，2003年.
5. 幸云辉.《计算机组成组成实用教程》，清华大学出版社，2004年.
六、 课程评价
1．这门学科的评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。
2．考试时间：120分钟。
3．考试方式、分制与分数解释。采用闭卷＋笔试的期终考试、实验考核和和平时成绩
（主要为作业和实验报告）相结合方式评定学生成绩。以百分制评分，60分为及格，满分
为100分。其中，平时成绩为10分，实验考核为20分，期终考试卷面为70分。
4．题型：选择题，填空题，名词解释题，简答题、计算分析题和设计题等。
A．选择题：（着重考查学生对知识的识别程度）
例：真值-1011的八位原码是（ ）
A．00011001 B．00001011 C．10001011 D．1110001
B．填空题：（着重考查学生对知识的理解程度）
例：微指令分 控制字段和 控制字段两部分编码。
C．名词解释题：（着重考查学生对知识的理解程度）
例：中断、总线
D．简答题：（着重考查学生对知识的理解与掌握程度）
例：什么是刷新？刷新周期的安排有哪几种方式？
E．计算分析题：（着重考查学生对知识的掌握与学会程度）
例1：设x=2010×0.11011011，y=2100×(-0.10101100)，求x+y
例2：以模型机为背景，拟出下述机器指令的读取与执行流程。
ADD AX，0510H[BX]
F. 设计题：（着重考查学生对知识的理解与掌握程度）
例：某半导体存储器容量为16K×8位，可选用RAM芯片（2K×4位/片）。地址总线
A15～A0（低），双向数据总线D7～D0（低），读写控制信号R/W，片选低电平有效。请设
计并画出该存储器逻辑图，给出芯片地址分配和片选逻辑式，注明地址线、数据线、读/写
控制线及片选信号的连接。
制定该课程标准小组成员：
审核者：