计算机组成原理 教学大纲
计算机组成原理课程大纲
计算机组成原理课程大纲一、课程简介本课程旨在介绍计算机组成的基本原理和体系结构，以及计算机硬件和软件之间的关系。
通过本课程的学习，学生将深入了解计算机的组成、工作原理以及各个组成部分之间的互联关系，为进一步学习和研究计算机科学相关领域奠定坚实基础。
二、教学目标1. 掌握计算机体系结构的基本概念和关键技术；2. 理解计算机硬件与软件之间的协同工作原理；3. 掌握冯·诺依曼体系结构及其相关技术；4. 理解计算机的运行原理和数据表示方式；5. 掌握计算机指令系统的设计与实现方法；6. 了解计算机存储器和输入输出设备的工作原理；7. 熟悉计算机的中央处理器（CPU）和指令执行过程；8. 理解计算机系统的性能评价和优化方法。
三、教学内容1. 计算机组成与发展历程1.1 计算机组成的概念和基本原理1.2 计算机体系结构的历史演变1.3 计算机发展的趋势和前沿技术2. 冯·诺依曼体系结构2.1 冯·诺依曼计算机模型与体系结构2.2 存储程序与指令执行过程2.3 冯·诺依曼计算机的优缺点与应用3. 计算机硬件组成与工作原理3.1 中央处理器（CPU）的组成与工作原理 3.2 存储器的类型、层次结构与访问方式3.3 输入输出设备的分类和接口技术4. 数据表示与运算4.1 数字系统和编码方式4.2 二进制运算与逻辑电路4.3 浮点数表示和运算5. 计算机指令系统的设计与实现5.1 指令系统的概念和分类5.2 指令的格式和编码方式5.3 指令的执行和流水线技术6. 计算机性能评价与优化6.1 计算机系统性能指标6.2 程序和算法的性能优化6.3 计算机系统的并行处理与分布式计算四、教学方法本课程采用多种教学方法，包括：1. 讲授：通过系统的理论讲解，向学生介绍计算机组成原理的基本概念和关键知识点；2. 实践：通过实验、案例分析等实践活动，加深学生对计算机组成原理的理解和应用能力；3. 讨论：组织小组讨论、学术研讨等形式，促使学生思考和交流，提高综合素质；4. 课堂互动：通过提问、答疑等方式，加强学生与教师之间的互动和参与。
计算机组成原理课程教学大纲
计算机组成原理课程教学大纲计算机组成原理课程教学大纲一、课程概述“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生理解计算机系统的基本组成和工作原理，包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出（I/O）以及总线等基本组成部分。
通过本课程的学习，学生将掌握计算机硬件系统的组织结构、工作原理和设计方法，为进一步学习其他计算机硬件课程打下坚实的基础。
二、课程目标本课程的目标如下：1、理解计算机系统的基本组成，包括CPU、内存、I/O设备和总线等。
2、掌握计算机系统中的数据表示和运算方法，包括二进制数的表示、算术逻辑运算、机器指令等。
3、理解并掌握计算机系统中控制信号的产生和传递机制，包括时序、指令流程、异常处理等。
4、了解计算机系统的性能设计和评估方法，包括速度计频、吞吐量、响应时间等。
5、学习并掌握计算机组织结构的设计方法，包括硬件设计、操作系统设计、I/O接口设计等。
三、课程内容本课程将分为以下几个模块：1、计算机系统的基础知识：包括计算机系统的定义、分类、硬件组成等。
2、CPU的基本原理：包括CPU的组织结构、指令周期、时序等。
3、内存的基本原理：包括内存的组织结构、存储器的扩展、内存的控制等。
4、I/O设备的基本原理：包括I/O设备的组织结构、I/O控制方式等。
5、总线的基本原理：包括总线的组织结构、总线的通信协议等。
6、计算机系统的性能设计和评估：包括计算机系统的速度计频、吞吐量、响应时间等性能指标的设计和评估方法。
7、计算机系统的组织结构设计：包括硬件设计、操作系统设计、I/O 接口设计等。
四、教学方法本课程将采用以下几种教学方法：1、理论教学：通过讲解计算机系统的基本原理，帮助学生理解计算机组织的内部工作机制。
2、实验教学：通过实验操作，让学生实际操作计算机硬件，加深对理论知识的理解和掌握。
3、案例分析：通过分析实际计算机系统的组织结构，让学生了解计算机系统的实际应用和设计方法。
2024计算机组成原理大纲
2024计算机组成原理大纲
9. 控制器和时钟 - 控制器的功能和设计原理 - 时钟的作用和设计方法 - 异常和中断处理
10. 计算机系统的可靠性和安全性 - 计算机系统的可靠性分析和评价 - 计算机系统的安全性和安全保护机制 - 计算机系统的故障诊断和容错技术
2024计算机组成原理大纲
以上是一个典型的计算机组成原理课程大纲的示例，不同学校和教师可பைடு நூலகம்会有所不同。该 大纲涵盖了计算机系统的各个方面，从硬件到软件，从基本概念到高级技术，帮助学生全面 了解和理解计算机系统的组成和工作原理。
2024计算机组成原理大纲
计算机组成原理是计算机科学与技术领域的一门基础课程，主要介绍计算机硬件系统的组 成和工作原理。以下是一个典型的计算机组成原理课程大纲的示例：
1. 引言 - 计算机组成原理的定义和重要性 - 计算机的发展历程和趋势
2. 计算机系统概述 - 计算机的基本组成和功能 - 计算机硬件和软件的关系 - 计算机的性能指标和评价方法
6. 输入输出系统 - 输入输出设备的分类和特点 - 输入输出接口和控制器的设计原理 - 中断和DMA技术
2024计算机组成原理大纲
7. 总线系统 - 总线的基本概念和特点 - 总线的组成和连接方式 - 总线的传输方式和时序控制
8. 计算机性能与指令级并行 - 计算机性能的度量和提升方法 - 指令级并行的概念和技术 - 流水线和超标量技术
2024计算机组成原理大纲
3. 数据表示与处理 - 二进制数系统和数据表示 - 整数和浮点数的表示和运算 - 数据的编码和压缩
4. 存储器层次结构 - 存储器的分类和特点 - 主存储器和辅助存储器的组成和工作原理 - 存储器的层次结构和缓存技术
《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。
计算机组成原理教学大纲
计算机组成原理教学大纲一、课程简介1.1 课程名称：计算机组成原理1.2 主讲人：XXX1.3 学时安排：总学时XXX，理论学时XXX，实践学时XXX 1.4 课程对象：计算机相关专业本科生1.5 前期知识要求：计算机基础知识、数据结构等二、课程目标2.1 知识点：- 掌握计算机组成原理的基本概念和核心要点- 理解计算机硬件系统的各个组成部分及其功能- 理解指令系统和计算机系统的工作原理2.2 能力培养：- 具备分析和设计计算机硬件系统的能力- 能够运用所学知识解决实际计算机系统问题- 具备团队合作与沟通能力，能够参与计算机系统开发项目三、教学内容3.1 计算机系统概述- 计算机的定义和基本组成- 计算机系统层次结构及其关系 - 计算机性能指标和评价方法3.2 数字逻辑基础- 逻辑代数与布尔运算- 组合逻辑电路设计- 时序逻辑电路设计3.3 中央处理器（CPU）设计- CPU基本结构和功能- 指令系统和指令的执行过程 - 控制器的设计与实现3.4 存储器系统- 存储器的分类和层次结构- 半导体存储器和磁盘存储器 - 存储器管理与高速缓存3.5 输入输出系统- 输入输出设备的分类和原理- 输入输出接口和数据传输方式- 中断和 DMA 控制技术四、教学方法4.1 授课方法- 理论知识授课：采用讲解和示例相结合的方式，讲师提供重点和难点内容，辅助理论演示和实际应用示例。
- 实践操作教学：通过计算机模拟实验、实际硬件操作等方式，使学生更好地理解课程内容。
4.2 学生实践- 个人实验：学生通过对计算机硬件的实际操作，提高自己的动手能力和实际问题解决能力。
- 团队项目：学生参与小组项目，通过合作与沟通，模拟实际计算机系统的设计与开发过程。
五、教材及参考资料5.1 主教材：- 《计算机组成原理》（第X版），作者：XXX，出版社：XXX5.2 参考书目：- 《计算机组成与设计》（第X版），作者：XXX- 《计算机体系结构导论》（第X版），作者：XXX5.3 网上资源：- XXX学术网站- XXX计算机教学平台六、考核方式6.1 平时成绩：课堂出勤、作业完成情况等6.2 考试成绩：闭卷考试，包括理论知识和实际应用分析能力的考察6.3 实践成绩：个人实验报告、团队项目成果等评价七、教学评价7.1 学生评价：授课过程、教学方法和教学内容的反馈，包括意见和建议7.2 教师评价：学生学习情况、作业完成情况、考试成绩等综合评定八、其他事项8.1 课程进度安排：每周两次课，每次2学时，共X周8.2 课程安排变动通知：如有变动，提前通知学生并跟进调整8.3 课程辅助资源：提供课堂讲义、实验指导手册等辅助学习资料以上为《计算机组成原理教学大纲》的内容，将按照该大纲进行教学，希望能够通过本课程使学生全面掌握计算机组成原理的核心知识和应用能力，为他们的计算机专业发展打下坚实的基础。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲一、课程背景与目标1.1课程背景：《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门重要课程，是计算机硬件方向的核心课程之一、通过本课程的学习，可以全面了解计算机硬件的基本组成与工作原理，为后续的计算机体系结构、操作系统、编译原理等课程的学习打下坚实的基础。
1.2课程目标：本课程旨在通过理论与实践相结合的方式，培养学生对计算机硬件组成原理的深入理解和实际操作能力，具体目标如下：(1)掌握计算机硬件的基本组成结构；(2)了解计算机运算方式与指令流；(3)掌握计算机存储器的组织和层次结构；(4)了解计算机输入输出的基本原理；(5)了解计算机总线的工作原理；(6)具备使用计算机组装与调试的能力。
二、课程内容与教学安排2.1课程内容：(1)计算机系统概述1)计算机体系结构和层次结构2)计算机性能指标和评价方法3)计算机发展历程与趋势(2)数据的表示与处理1)二进制数系统及其转换2)定点数表示与运算3)浮点数表示与运算4)进制转换法(3)计算机运算1)算术运算2)逻辑运算3)控制指令与程序设计(4)计算机存储器1)存储器的分类与层次结构2)半导体存储器3)主存储器与辅助存储器4)存储管理与地址映射(5)计算机输入输出1)输入输出方式与接口2)输入输出设备的工作原理与分类3)中断系统与输入输出控制(6)总线与系统连接1)总线概述与分类2)总线的工作原理与特性3)总线仲裁2.2教学安排：(1)课堂讲授：依次讲授课程内容中的各个部分，并辅以示意图和实例说明，以便学生理解。
(2)实验操作：安排计算机组装与调试实验，让学生亲自动手组装计算机硬件，并完成相应的操作系统安装、驱动程序配置等任务。
(3)实践练习：布置相关的实践练习题，包括计算机数学运算、数据表示转换、指令设计等题目，以巩固学生的理论知识和运用能力。
三、学习评估与考核方式3.1学习评估：学习过程中，将从学生的参与度、课堂表现、实验报告等方面进行评估，以及阶段性的测试、作业等形式进行课程能力的评估。
计算机组成原理教学大纲
计算机组成原理教学大纲计算机组成原理教学大纲导言：计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它涉及到计算机硬件的结构和功能，为学生提供了深入了解计算机内部工作原理的机会。
本文将探讨计算机组成原理教学大纲的设计，以及如何优化教学内容和方法，使学生能够更好地理解和应用所学知识。
一、课程目标计算机组成原理课程的目标是使学生掌握计算机系统的基本组成部分、工作原理和相互关系，能够理解和分析计算机硬件的功能和性能，并能应用所学知识进行计算机系统设计与优化。
二、教学内容1. 计算机硬件概述- 计算机的发展历程- 计算机的基本组成部分- 计算机的工作原理2. 数据表示与处理- 数字系统与编码- 数据的表示与运算- 浮点数表示与运算3. 计算机的指令系统- 指令的格式和执行过程- 指令的寻址方式- 指令的设计与优化4. 存储器层次结构- 存储器的分类与特点- 存储器的层次结构- 存储器的访问与优化5. 输入输出系统- 输入输出设备的分类与特点- 输入输出接口的设计与实现- 输入输出性能的评价与优化6. 总线与并行处理- 总线的分类与特点- 总线的传输方式与性能- 并行处理的原理与应用三、教学方法1. 理论授课- 通过讲解教师提供的教材和课件，向学生介绍计算机组成原理的基本概念和原理，帮助学生建立起知识框架。
2. 实验操作- 设计一系列实验，让学生亲自操作计算机硬件，如组装计算机、调试指令系统等，以加深对理论知识的理解和应用能力的培养。
3. 课堂讨论- 定期组织学生进行课堂讨论，提出问题、解答疑惑，促进学生之间的思想交流和合作，培养学生的分析和解决问题的能力。
4. 项目实践- 安排一些小组项目，让学生在实际问题中应用所学知识，进行计算机系统的设计与优化，培养学生的实践能力和团队合作精神。
四、教学评估1. 平时成绩- 包括作业、实验报告、课堂表现等，用于评估学生对理论知识的掌握和应用能力的培养。
2. 期中考试- 考察学生对课程内容的整体理解和掌握程度。
《计算机组成原理》教学大纲
《计算机组成原理》教学大纲一、课程概述《计算机组成原理》是计算机科学与技术、电子信息工程等专业的一门重要基础课。
本课程主要介绍计算机的基本组成和工作原理，使学生全面了解计算机硬件体系结构，包括计算机历史发展、指令系统、CPU设计、存储器层次结构、输入输出系统、总线结构等内容。
二、教学目标1.了解计算机硬件的组成和工作原理。
2.理解计算机的历史发展过程，掌握计算机的分类和体系结构。
3.掌握计算机指令系统的设计原则和常见指令的执行过程。
4.熟悉CPU的基本组成和工作原理，能够设计简单的CPU。
5.理解存储器层次结构的原理，熟悉常见的存储器技术。
6.了解输入输出系统的原理和常见的接口技术。
7.掌握计算机总线的分类和工作原理。
三、课程具体内容及教学安排1.计算机硬件体系结构（2周）-计算机硬件的分类和功能-冯·诺依曼计算机体系结构-CISC和RISC指令集架构2.指令系统设计与实现（3周）-指令系统的基本要求-ISA的设计原则-MIPS指令系统设计与实现3.CPU设计与实现（4周）-CPU的基本结构和功能-数据通路和控制器的设计与实现-单周期CPU与多周期CPU的设计比较4.存储器层次结构（3周）-存储器的分类和特点-存储器的层次结构和映射方式- Cache的设计原理和优化策略5.输入输出系统（2周）-输入输出设备的分类和特点-输入输出接口的工作原理与设计-DMA和中断的处理机制6.总线结构（2周）-总线的分类和特点-总线的时序与仲裁机制-PCI和PCIe总线的基本原理四、教学方法1.理论授课：介绍计算机的基本原理和概念。
2.实践操作：通过实验课程，让学生动手操作实际的计算机硬件和软件，加深对计算机组成原理的理解。
3.讨论与研讨：组织学生进行小组讨论和报告汇报，共同探讨计算机组成原理的相关问题。
4.相关案例分析：通过实际案例分析计算机组成原理在实际应用中的作用和影响。
五、教材和参考书教材：参考书：1. 《计算机组成与设计：硬件/软件接口》（原书第4版）（Patterson和Hennessy编著）2. 《计算机组成与体系结构》（英文版）（David A. Patterson和John L. Hennessy编著）3.《计算机组成原理及其实践》（胡伟编著）六、评分方式1.平时成绩：包括出勤情况、作业完成情况和课堂表现等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
“计算机组成原理”教学大纲1.课程概要
2.课程教学内容及建议学时
第1章计算机系统概论
本章的主要知识点包括冯诺伊曼计算机的组成与工作原理；计算机软/硬件互动关系;计算机不同层次的抽象与表示；CPU性能公式及性能评价方法。
本章课堂教学学时3学时，建议学生课后学习3学时。
第2章数据表示
本章的主要知识点包括计算机内部数据的机器级表示及其不同数据表示的特点；浮点数据表示(包括表示形式、规格化、数据表示范围和IEEE754标准)及其应用；常见的数据校验方式(奇偶校验、海明校验和CRC校验)及其特点。
本章课堂教学学时5学时，建议学生课后学习5学时。
第3章运算器方法与运算器
本章的主要知识点包括整数和浮点数的运算方法；算术/逻辑运算单元ALU的设计；溢出检测及其实现。
本章课堂教学学时8学时，建议学生课后学习5学时。
第4章存储器层次结构
本章的主要知识点包括存储技术(SRAM、DRAM、ROM)及存储系统层次结构；存储期组织及其与CPU的链接；高速缓冲存储器及其在程序性能优化中的应用；虚拟存储器(重点掌握页式虚拟存储器和TLB的工作原理)；辅助存储器(RAID)。
本章课堂教学学时12学时，建议学生课后学习20学时。
第5章指令系统
本章的主要知识点包括指令格式及其设计；寻址方式；指令系统实例(以MIPS机为例) 本章课堂教学学时4学时，建议学生课后学习8学时。
第6章中央处理器
本章的主要知识点包括CPU的组成与功能；数据通路的概念；数据通路设计(单周期和多周期)；微程序控制器设计；硬布线控制器设计；流水线技术。
本章课堂教学学时10学时，建议学生课后学习20学时。
第7章系统总线
本章的主要知识点包括总线特性；总线事务的概念；总线结构；总线仲裁；总线操作；总线举例(PCI,USB);总线标准等。
本章课堂教学学时4学时，建议学生课后学习4学时。
第8章输入/输出系统
本章的主要知识点包括接口功能；常见I/O数据传送方式(程序查询、程序中断和DMA 方式)工作原理及其特点。
本章课堂教学学时4学时，建议学生课后学习4学时。
3.课程实验
实验一运算器组成实验
1、实验内容
使用74LS181运算器芯片和其他相关逻辑芯片，设计并实现支持有符号数和无符号数算术和逻辑运算、支持有符号数和无符号数的溢出检测等功能的运算器。
2、实验类型
3、实验的目的和要求
(1)理解有符号数和无符号数运算的区别；
(2)掌握溢出检测的原理和实现方法；
(3)理解基于补码的加/减运算实现原理；
(4)熟悉运算器的数据传输通路；
4、实验形式
(1) 2人一组。
(2)课内4学时,其余为课外学时,采用开放预约的方式。
5、实验考核
(1)现场验收并对实验内容进行提问。
(2)根据设计方案、实验结果、附加功能、操作熟练程度、现场检查和回答情况及实验报告质量等内容综合评定成绩。
实验二半导体存储器实验
1、实验内容
利用6116存储芯片和其它相关逻辑部件,设计并实现一个带奇/偶校验功能和满足容量要求的存储器，当出现奇/偶校验差错后数据冲突时，产生报警信号。
2、实验类型
综合性、设计型实验
3、实验的目的和要求
(1)掌握半导体随机读写存储器RAM的工作原理特性及其使用方法；
(2)掌握半导体存储器进行读写的过程及读写周期、时序等；
(3)掌握半导体存储器扩充的方法；
(4)掌握对存储数据进行奇偶效验的原理和方法；
(5)掌握总线操作的一些知识。
4、实验形式
(1) 2人一组。
(2)课内4学时,其余为课外学时,采用开放预约的方式。
5、实验考核
(1)现场验收并对实验内容进行提问。
(2)根据设计方案、实验结果、附加功能、操作熟练程度、现场检查和回答情况及实验报告质量等内容综合评定成绩。
实验三高速缓冲器实验
1、实验内容
在了解高速缓冲器（cache）的理论和技术的基础上，使用FPGA设计Cache控制器，并通过Cache读操作理解Cache控制器的工作原理
2、实验类型
3、实验的目的和要求
(1)熟悉相联存储器的工作原理和实现方法；
(2)掌握Cache的工作原理与实现方法；
(3)掌握FIFO替换算法的基本原理和实现方法；
(4)熟悉CPLD 应用设计及EDA 软件的使用。
4、实验形式
本实验为课外实验，采用开放预约的方式。
5、实验考核
(1)现场验收并对实验内容进行提问。
(2)根据设计方案、实验结果、附加功能、操作熟练程度、现场检查和回答情况及实验报告质量等内容综合评定成绩。
实验四微程序控制器实验
1.实验内容
在前两个实验的基础上，设计一个结合时序电路手动操作的控制器电路，与运算器和存储器一起实现指令的执行。
当初步设计好一个这样的简单系统后，先列出各种微命令，再规划一个简单的指令系统，最后形成一个完整的微指令表。
可以设计程序状态字的溢出标志位，从而可以支持溢出转移指令。
可以初步实现的指令有：算术加、算术减、或运算、异或运算、装数、空操作等指令。
然后在增加其他的指令，包括存数指令。
2、实验类型
综合性、设计型实验
3、实验的目的和要求
(1)掌握微程序控制器基本原理；
(2)巩固微程序、微指令、微命令等概念；
(3)掌握微指令、微程序、微程序控制器的设计及调试方法；
(4)通过单步方式执行若干条微指令；
(5)建立整机的概念。
4、实验形式
(1) 2人一组。
(2)课内4学时,其余为课外学时,采用开放预约的方式。
5、实验考核
(1)现场验收并对实验内容进行提问。
(2)根据设计方案、实验结果、附加功能、操作熟练程度、现场检查和回答情况及实验报告质量等内容综合评定成绩。