计算机体系结构学习指导
操作系统学习指导与习题(含答案)
三种基本状态可经一定的触发条件而转换。
进程是资源分配的基本单位，同时进程也可作为独立运行的基本单位，用户可以从进程
的观点来研究操作系统。但由于系统资源数量的有限，必然导致诸进程间竞争资源。用户进
程和系统进程之间、同一用户作业的内部进程之间、不同用户各作业的进程之间、各系统进
程之间都存在资源竞争问题。竞争资源的进程间存在着两种关系：(1)资源共享。虽然诸进
变迁、进程的组成、进程控制块的内容及作用)；进程的控制(包括进程的建立、进程的撤消、
进程的阻塞、进程唤醒等)；原语的含义、作用及内容；临界资源、临界区的基本概念；进
程互斥与同步的基本概念；P、V 操作的控制机理；进程间的通信；常用进程调度算法；死
锁的基本概念；产生死锁的原因和预防死锁产生的具体措施等。
计算机激光照排系统
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
10. 若操作系统看作是计算机资源的管理者，则下列不属于操作系统管理的资源的是
__________。
A. 程序
B. 内存
C. CPU
D. 中断
11. 操作系统的功能是进行文件管理、处理器管理、作业管理、设备管理和（
）管
理。
A. 存储器
B. 进程
C. 系统
户有着密不可分的关系，它在计算机系统中位于计算机裸机和计算机用户之间。 紧挨着硬
件的就是操作系统，它通过系统核心程序对计算机系统中的几类资源进行管理，如处理机、
存储器、输入/输出设备、数据与文档资源、用户作业等，并向用户提供若干服务，通过这
些服务将所有对硬件的复杂操作隐藏起来，为用户提供一个透明的操作环境。
于低级通信方式，该方式以控制进程并发执行为主要目的，而利用通信原语进行高级通信则
大学计算机基础计算机体系结构
大学计算机基础计算机体系结构计算机体系结构是指计算机系统中各个硬件组件和它们之间的相互关系。
在大学计算机基础课程中，学生需要掌握计算机体系结构的基本概念和原理。
本文将从计算机组成原理、指令执行过程和存储器层次结构等方面来介绍大学计算机基础计算机体系结构。
1. 计算机组成原理计算机组成原理是计算机体系结构的基础，它涉及到计算机硬件的各个组成部分。
计算机组成原理包括指令系统设计、CPU结构设计、总线设计、I/O系统设计等内容。
其中，指令系统设计是计算机组成原理中最为重要的内容之一，它决定了计算机能够执行的指令种类和功能。
2. 指令执行过程计算机的运行是通过执行指令来完成的，指令执行过程是计算机体系结构中的一个关键环节。
指令执行过程包括指令的获取、解码、执行等步骤。
在指令的获取过程中，计算机从存储器中读取指令，并将其存储在指令寄存器中。
在指令的解码过程中，计算机对指令进行解析，并确定指令的操作类型。
在指令的执行过程中，计算机根据指令的操作类型执行相应的操作，并将结果存储在寄存器或者存储器中。
3. 存储器层次结构存储器层次结构是计算机体系结构中非常重要的一个概念，它包括多级存储器的组织和管理。
存储器层次结构由高速缓存、主存储器和辅助存储器等组成。
其中，高速缓存是位于CPU内部的一种高速存储器，用于存储最常用的指令和数据。
主存储器是计算机中用于存储指令和数据的主要存储器。
辅助存储器是计算机中用于存储大量数据和程序的设备，如硬盘、光盘等。
4. 总线结构总线是计算机体系结构中起连接作用的重要部分，它用于传输数据和指令。
计算机的各个组件之间通过总线进行数据的传输和通信。
总线结构包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于传输数据，地址总线用于传输地址信息，控制总线用于传输控制信号。
5. 中央处理器中央处理器（CPU）是计算机体系结构中的核心部件，它负责执行指令和进行数据处理。
CPU由运算器和控制器组成，运算器用于执行算术和逻辑运算，控制器用于控制指令的执行和数据的传输。
计算机体系结构自学指导书专升本高升专计算机高本下学期
自学指导书编写格式课程名称：计算机体系结构一、学习目的和要求计算机体系结构是计算机专业一门重要的专业基础课。
其目的是提高学生从总体结构、系统分析这一层次来研究和分析计算机系统的能力，帮助学生建立整机的概念；使学生掌握计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构、基本设计和分析方法，并对计算机系统结构的发展历史和现状有所了解。
二、学习方法计算机体系结构是一门软件和硬件综合性的课程，与“计算机组成原理”、“操作系统”、“编译原理”、“汇编语言程序设计”等课程联系紧密。
学习中应该注意从系统整体的高度来看待教材所介绍的各种概念和实现方法，形成层次化，软硬件协同的计算机系统观念。
由于教材的内容比较抽象，难于理解，在学习过程中要注意尽可能地把相关理论和基本概念与实际计算机系统的例子进行关联和类比，加深理解，把握其中核心思想，更好地掌握计算机体系结构的知识。
三、学习进度表课堂教学为16学时，习题练习4学时。
教学安排如下：四、各章节的内容、重点、难点和作业题、思考题（分章节列出）第一章计算机系统结构的基本概念（2学时）要求掌握计算机体系结构的概念，及其与计算机组成、计算机实现的关系；掌握定量分析技术基础知识，包括计算机性能评测的基本概念，测试程序，性能设计和评测的基本原则，Amdahl 定律，CPU的性能公式等；了解计算机系统结构中并行性的发展，包括并行性概念，提高并行性的技术途径等。
第二章计算机指令集结构设计（2学时）了解指令集结构的分类、操作数寻址方法、操作数的类型和表示、指令集格式的设计；掌握堆栈型、累加器型、通用寄存器型指令集结构的概念和特点，掌握寄存器-寄存器型、寄存器-存储器型、存储器-存储器型指令集结构的概念和特点，掌握复杂指令集和精简指令集的概念和特征。
第三章流水线技术（3学时）了解流水线的基本概念及分类；掌握流水线性能分析的方法，包括画时空图，计算吞吐率、加速比、效率，以及消除流水线瓶颈段的方法；掌握流水线中相关的类型及解决方法，包括结构相关、数据相关、控制相关的概念，以及定向技术、指令调度、分支预测、延迟分支等解决方法）。
计算机体系结构大学计算机基础知识全面解读
计算机体系结构大学计算机基础知识全面解读计算机体系结构是计算机科学与技术领域中的重要内容，它涉及到计算机硬件组成、计算机指令系统、计算机硬件和软件之间的交互关系等等。
本文将全面解读大学计算机基础知识中的计算机体系结构。
一、计算机体系结构的定义和作用所谓计算机体系结构，指的是构成计算机的各个硬件组成部分以及它们之间的连接方式、组织方式和功能。
计算机体系结构的设计和实现在计算机领域中起着重要的作用，它可以影响到计算机的性能、功耗、可靠性等方面。
二、计算机体系结构的组成1.中央处理器（CPU）CPU是计算机的核心部件，包括运算器和控制器两部分。
其中，运算器负责对数据进行运算和处理，而控制器负责指令的解析和执行。
2.存储器（内存）存储器用于存储计算机运行需要的数据和指令。
它分为主存和辅存两部分，主存存储运行中的数据和指令，而辅存则用于长期存储数据和程序。
3.输入输出设备输入输出设备用于与计算机进行信息的交互。
例如，键盘、鼠标、显示器、打印机等都属于输入输出设备。
4.总线总线是计算机中各个组件之间传输数据和控制信号的通道。
它包括数据总线、地址总线和控制总线。
三、计算机体系结构的类型根据不同的组成方式和功能特点，计算机体系结构可以分为以下几种类型：1.冯·诺伊曼结构冯·诺伊曼结构是最早提出的计算机体系结构之一。
它采用存储程序的方式，将数据和指令存储在同一个存储器中，并通过控制器从存储器中依次取出指令进行执行。
2.哈佛结构哈佛结构与冯·诺伊曼结构相比，将指令存储和数据存储分开，分别使用独立的存储器。
这样的结构可以实现指令和数据并行处理，提高计算机的性能。
3.组合式结构组合式结构将冯·诺伊曼结构和哈佛结构相结合，兼具两种结构的优点。
它的存储器既可以存储指令，也可以存储数据，根据需要进行读取和处理。
四、计算机体系结构的发展趋势随着计算机技术的不断发展，计算机体系结构也在不断演变和改进。
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、课程简介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核心课程，旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。
通过本课程的学习，学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构，掌握各种计算机组件的功能和工作原理，为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。
1.2 课程目标（1）了解计算机系统的基本组成和各部分功能；（2）掌握计算机指令系统、中央处理器（CPU）的工作原理；（3）熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统；（4）学会分析计算机系统的性能和优化方法。
二、教学内容2.1 计算机系统概述（1）计算机的发展历程；（2）计算机系统的层次结构；（3）计算机系统的硬件和软件组成。
2.2 计算机指令系统（1）指令的分类和格式；（2）寻址方式；（3）指令的执行过程。
2.3 中央处理器（CPU）（1）CPU的结构和功能；（2）流水线技术；（3）多核处理器。
2.4 存储器层次结构（1）存储器概述；（2）随机存取存储器（RAM）；（3）只读存储器（ROM）；（4）缓存（Cache）和虚拟存储器。
2.5 输入输出系统（1）输入输出设备；（2）中断和DMA方式；（3）总线系统。
三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。
3.2 实验法安排实验课程，使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。
3.3 案例分析法分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
4.2 期末考试采用闭卷考试方式，测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。
五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》（唐朔飞著，高等教育出版社）。
5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。
5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛，了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。
计算机网络体系结构与参考模型
计算机网络体系结构与参考模型计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。
在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。
1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。
而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。
分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。
在OSI分层结构中，其目标是保持层次之间的独立性，也就是第（N）层实体只能够使用（N-1）层实体通过SAP提供的服务；也只能够向（N+1）层提供服务；实体间不能够跨层使用，也不能够同层调用。
网络是一个非常复杂的整体，为便于研究和实现，才将其进行分层，其中分层的基本原则是。
（1）各层之间界面清晰自然，易于理解，相互交流尽可能少。
（2）各层功能的定义独立于具体实现的方法。
（3）网中各节点都有相同的层次，不同节点的同等层具有相同的功能。
（4）保持下层对上层的独立性，单向使用下层提供的服务。
计算机网络层次结构模型和各层协议的集合被定义为计算机网络体系结构，网络体系结构的提出不仅方便了大家对网络的认识和学习，同时也加强了人们对网络设计和实现的指导。
在这一节中我们主要讨论网络的分层结构、一些基本概念及ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型等。
1.2.1计算机网络分层结构网络分层结构的出现其实是将复杂的网络任务分解为多个可处理的部分，使问题简单化。
而这些可处理的部分模块之间形成单向依赖关系，即模块之间是单向的服务与被服务的关系，从而构成层次关系，这就是分层。
分层网络体系结构的基本思想是每一层都在它的下层提供的服务基础上提供更高级的增值服务，且通过服务访问点（SAP）来向其上一层提供服务。
考研计算机体系结构知识点梳理
考研计算机体系结构知识点梳理计算机体系结构是计算机科学与技术中的重要分支，涵盖了计算机硬件和软件之间的接口设计、计算机系统的层次结构、指令集架构等内容。
考研中，对计算机体系结构的掌握是非常重要的，本文将对考研计算机体系结构的知识点进行梳理和总结。
一、计算机体系结构的基本概念计算机体系结构（Computer Architecture）是指计算机硬件与软件之间接口规格定义的集合，它包括计算机硬件的组成和工作原理，以及指令集架构和计算机系统的层次结构。
1.1 计算机硬件的组成计算机硬件由中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入输出设备（I/O）等组成。
其中，中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。
1.2 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构包括硬件层次结构和软件层次结构。
硬件层次结构包括处理器、存储器、总线等组成部分；软件层次结构包括操作系统、编译系统、应用软件等。
1.3 指令集架构指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA）定义了计算机系统的指令集合和指令的编码格式。
常见的指令集架构包括精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。
二、计算机的性能指标在计算机体系结构中，常用的性能指标有时钟周期、时钟频率、执行时间和吞吐量等。
2.1 时钟周期和时钟频率时钟周期是指计算机系统中最小的时间单位，是计算机进行一次简单操作所需要的时间。
时钟频率是指计算机系统每秒钟进行时钟周期的次数。
2.2 执行时间执行时间是指计算机完成一个程序的时间，它等于指令执行的总周期数乘以时钟周期。
执行时间是衡量计算机性能的重要指标，通常以秒为单位。
2.3 吞吐量吞吐量是指计算机系统在单位时间内完成的任务数量。
吞吐量大表示计算机系统的处理能力强，可以同时处理更多的任务。
三、指令的执行流程计算机处理器执行指令的流程包括指令获取、指令译码、指令执行和结果写回等步骤。
3.1 指令获取指令获取是指计算机从存储器中获取指令的过程。
计算机体系结构学习指导
计算机体系结构学习指导《计算机体系结构》学习指导温东新课程名称：计算机体系结构英⽂名称：COMPUTER ARCHITECTURE开课院系：远程教育学院开课学时：50学分：3授课对象：远程教育学院专升本计算机科学与技术专业学⽣⼀、教学⽬的与课程性质、任务。
教学⽬的：通过本课程的学习，能够帮助学⽣建⽴计算机系统的整体概念，树⽴按最合理的软硬件功能分配原则去设计开发计算机系统的思想，为今后学习并⾏计算机系统结构打下基础。
计算机体系结构课程是计算机科学与技术专业本科教学中⼀门重要的技术专业课。
计算机体系结构课程学习的主要任务是计算机体系结构的基本概念，基本原理，基本结构和基本分析⽅法，还应该清楚认识到涉及操作系统，程序语⾔及其编译，数据结构等内容与计算机体系结构的相互影响和相互促进。
⼆、教学要求该课程开设位于整个本科教学的后期，课程的教学不仅讲授计算机体系结构的基本概念，基本原理，基本结构，和基本分析⽅法，还要在教学过程中将原学习过的专业课结合起来，例如操作系统，程序设计语⾔及其编译，数据结构等内容与本课程结合起来，使学⽣清楚它们与计算机体系结构的相互影响和相互作⽤。
在教学环节上，对学⽣的学习提出“掌握”和“了解”两个层次上要求，所谓“掌握”，是指学⽣在课后，必须能将所学内容⾃⼰理解并解决实际问题，这是将所学知识熟练应⽤到实践中的基础。
所谓“了解”，是要求学⽣对所学内容有初步的认知，在遇到相关问题时要求能够辨识。
教学以课堂讲授为主，辅之以POWERPOINT⽅式。
三、教学进度表四、教学内容与讲授⽅法五、课程的重点、思考题第⼀章绪论本章学习重点：1、计算机系统层次结构组成，计算机系统结构,组成实现的定义和相互关系，2、软件硬件取舍原则及设计⽅法，软件移植⼿段3、应⽤与器件对体系结构的影响，并⾏性的分类与发展，计算机系统分类本章思考题：1、名词解释：翻译解释层次结构解释程序计算机系统结构固件⼯程软件兼容模拟仿真时间重叠资源共享同构型处理机异构型多处理机2、如有⼀个经解释实现的计算机，可以按功能划分4级，每⼀级为了执⾏⼀条指令需要下⼀条的N条指令解释。
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《计算机体系结构》学习指导
温东新
课程名称：计算机体系结构
英文名称：COMPUTER ARCHITECTURE
开课院系：远程教育学院
开课学时：50
学分：3
授课对象：远程教育学院专升本计算机科学与技术专业学生
一、教学目的与课程性质、任务。
教学目的：通过本课程的学习，能够帮助学生建立计算机系统的整体概念，树立按最合理的软硬件功能分配原则去设计开发计算机系统的思想，为今后学习并行计算机系统结构打下基础。
计算机体系结构课程是计算机科学与技术专业本科教学中一门重要的技术专业课。
计算机体系结构课程学习的主要任务是计算机体系结构的基本概念，基本原理，基本结构和基本分析方法，还应该清楚认识到涉及操作系统，程序语言及其编译，数据结构等内容与计算机体系结构的相互影响和相互促进。
二、教学要求
该课程开设位于整个本科教学的后期，课程的教学不仅讲授计算机体系结构的基本概念，基本原理，基本结构，和基本分析方法，还要在教学过程中将原学习过的专业课结合起来，例如操作系统，程序设计语言及其编译，数据结构等内容与本课程结合起来，使学生清楚它们与计算机体系结构的相互影响和相互作用。
在教学环节上，对学生的学习提出“掌握”和“了解”两个层次上要求，所谓“掌握”，是指学生在课后，必须能将所学内容自己理解并解决实际问题，这是将所
学知识熟练应用到实践中的基础。
所谓“了解”，是要求学生对所学内容有初步的认知，在遇到相关问题时要求能够辨识。
教学以课堂讲授为主，辅之以POWERPOINT方式。
三、教学进度表
四、教学内容与讲授方法
五、课程的重点、思考题
第一章绪论
本章学习重点：
1、计算机系统层次结构组成，计算机系统结构,组成实现的定义和相互关系，
2、软件硬件取舍原则及设计方法，软件移植手段
3、应用与器件对体系结构的影响，并行性的分类与发展，计算机系统分类
本章思考题：
1、名词解释：
翻译解释层次结构解释程序计算机系统结构固件工程软件兼容模拟仿真时间重叠资源共享同构型处理机异构型多处理机
2、如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分4级，每一级为了执行一条指令
需要下一条的N条指令解释。
若执行第一级的一条指令需K ns时间，那么执行第2，3，4级的一条指令各需要用多少时间。
3、实现软件移植的主要途径有哪些？它们存在什么问题？
4、并行处理计算机系统除分布处理系统外，共有哪4种基本结构？
5、计算机系统的3T性能目标指的是什么？
第二章数据表示与指令系统
本章学习重点：
1、数据表示与数据结构
2、浮点数尾数的基值大小和下溢处理
3、自定义数据表示和向量数据表示
4、指令格式的优化，按增强指令功能的方向发展与改进指令系统，按简化指令功能的方向发展与改进指令系统
本章思考题：
1、名词解释
数据表示寻址方式逻辑地址物理地址静态再定位动态再定位
哈夫曼压缩概念扩展操作码指令延迟转移技术
2、数据结构和数据表示之间是什么关系？确定和引入数据表示的基本原则是什么？
3、设某机阶码6位，尾数48位，阶符数符不在其内，当尾数分别以2，8，16为基
时，在非负阶正尾数规格化情况下，求出最小阶，最大阶，阶的个数，最小尾数值，最大尾数值，可表示的最小值和最大值及可表示的规格化数的总个数。
4、某机的指令字长16位，设有单地址指令和双地址指令两类，若每个地址字段均为
6位，且双地址指令有X条，问单地址指令最多可以有多少条？
5、何谓指令格式的优化？简要列举包括操作码和地址码两部分的指令优化可采用的
各种途径和思路。
第三章总线中断与输入输出系统
本章学习重点：
1、总线的类型，总线的控制方式，总线的通讯技术，数据宽度与总线线数
2、中断的分类与分级，中断系统的软硬件功能分配
3、通道处理机的工作原理，通道流量分析
4、外围处理机
本章思考题：
1、名词解释
专用总线非专用总线数据宽度数据通路宽度
中断分类中断分级通道极限流量
2、若机器共有5级，中断响应优先次序为1-〉2-〉3-〉4-〉5，现要求其实际的中
断处理次序为1-〉4-〉5-〉2-〉，设计
1）各级中断处理程序的中断级屏蔽位；
2）若在运行用户程序时，同时出现第4，2级中断请求，而在处理第2级中断未完成时，又同时出现第1，3，5级中断请求，请画出此程序运行过程示意图。
3、如果通道在数据传送期中，选择设备需9.8us，传送一个字节数据需0.2us某低速设备每隔500us发出一个字节数据传送请求，问至多可接几台这样的低速设备？
第四章存贮体系
本章学习重点：
1、存储器容量，速度，价格的矛盾
2、并行主存系统频宽的分析，性能参数
3、虚拟存储器页式存储管理方式
4、页面失效的处理及提高等效访问速度的措施
5、高速缓冲存储器的基本结构
6、地址的映像与变换
7、替换算法的实现透明性与性能分析
8、主存保护
本章思考题：
1、名词解释
存贮器最大频宽存贮器实际频宽存贮层次体系程序局部性虚拟存贮器段式管理最佳分配算法页式管理段页式管理地址的映像地址的变换高速缓冲存贮器直接映像组相联映像写回法写直达法环保护键保护
2、一个二级虚拟存贮器，CPU 访问主存和辅存的平均时间分别为1us 和1 ms。
经实
测，此虚拟存贮器平均访问时间为100us.试定性提出使虚拟存贮器平均访问时间能从100us下降到10us的几种方法，并分析这些方法在硬件和软件上的代价。
3、某程序包括5个虚页，其页址为4，5，3，2，5，1，3，2，2，5，1，3。
当使用
LRU法替换时，为获得最高命中率，至少应分配给该程序几个实页。
其可能的最高命中率为多少？
第五章重叠流水和向量处理机
本章学习重点：
1、一次重叠，主存空间数相关的处理，通用寄存器组相关的处理
2、流水线的分类，流水线的时空图
3、流水线的性能及其分析，相关处理和控制机构
4、向量的流水线处理，向量处理机
本章思考题：
1、名词解释
指令的重叠解释一次重叠操作数相关指令相关流水线效率全局相关顺序流动异步流动方式预约表冲突向量流水线吞吐率向量处理机
2、指令的解释方式采用顺序，一次重叠和流水，其主要的差别在什么地方？流水方
式与完全重复增加多套解释部件的方式相比各有什么优缺点？
3、某个流水线有4个功能部件组成，每个功能部件的延迟时间为⊿t,当输入10个数
据后，间歇5⊿t，又输入10个数据，如此周期的工作。
求此时流水线的吞吐率，并画出其时空图。
六、本课程的几点说明：
1. 关于计算机体系结构应该具备的基础
学习计算机体系结构应先修完课程：计算机原理，程序设计语言，操作系统，编译原理。
2. 本课程的教学计划
本课程分绪论，指令与寻址，输入输出系统，存储体系，重叠与流水等五部分
3. 使用教材：李学干主编：《计算机体系结构》，西安电子科技大学出版社。
4. 对学生的修课建议
建议学生在学习该课程的过程中，要结合已学过的专业知识，并首先了解计算机体系结构的框架体系、基本内容和分析问题的方法。
七、学习参考书：
1、郑纬民汤志忠《计算机体系结构》，清华大学出版社。
2、W i l l i a m S t a l l i n g s C O M P U T E R O R G A N I Z A T I O N A N D A R C H I T E C T U R E
P R E N T I C E H A L L1996
八、成绩考核办法
1．平时出勤10分
2．期末结业90分。