《计算机组成原理》教案

《计算机组成原理》教案

授课学时:７2学时

《计算机组成原理》

教学内容：研究讨论单台计算机的完整硬件系统的基本组成原理与内部运行机制。

课程性质:计算机科学与技术及相关专业的基础课程。

课程的目的和任务:用层次结构的观点并以信息的加工、处理为主线研究计算机硬件结构及工作原理;使学生掌握计算机硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及互连构成整机的技术；培养学生对硬件系统的分析、设计、开发、使用和维护方面的能力,建立牢固的整机思想。课程特点:内容覆盖面广,基本概念多、抽象，难以建立计算机的整机概念。教学目标：尽可能清晰而完整地介绍当代计算机系统的性质和特征。

具有挑战性：

计算机系统的多样性：价格、体积、性能和应用等。

计算机技术的飞速发展:低层的集成电路计算机和并行组织技术。

课程内容的工程性、技术性、实用性都比较强，因此，在学习计算机组成的原理性知识之外,还应有较多的设计与实验技能训练。

课程的教学基本要求:使学生学懂简单、完整的单台计算机的基本部件和整机系统组成,以及计算机部件连接关系和运行机理，了解计算机系统结构的入门性知识，掌握使用和简单维护计算机系统的基本技能。

教学方法和教学形式建议:本课程采用远程教学和面授辅导相结合的方式开展教学。远程教学包括要求学生收看电视录像课、网上的流媒体(ＩP）课件、网上教学辅导、实时和非实时答疑等多种教学形式；面授辅导应考虑学生的在职和成人特点和需求,在业余时间进行有针对性的学习指导。平时作业既是学生自我检验学习水平的一种形式,也是很重要的形成性考核手段,各级电大教学点应配合面授辅导教师督促学生独立完成并及时批改和反馈,必要时应要求学生重做。

小组讨论课是在教师引领下对预先布置的主题开展讨论的一种教学活动

形式。这种教学活动能够很好地激发学生的学习兴趣，各级电大教学点应配合面授辅导教师组织实施。同时，小组讨论课也是一种形成性考核形式,教师应注意把握“引领”、“提问”和“点评”等多个教学指导环节,并依据标准给予每个学生合理的学习评价。

课程教学要求的层次:

1.掌握：属于课程中最重要的内容。要求学生能够熟练运用这部分知识对相关问题做基本的分析、计算和处理,具有基本的应用能力和举一反三的能力。

2.理解:属于课程中较重要的内容。要求学生能够运用这部分知识对相关问题进行简单的分析、判断和说明，具有区别或区分容易被混淆的概念的能力,以及读懂原理框图、流程图、程序语句和简单逻辑电路图的能力。３．了解：属于课程中与上述“掌握”和“理解”部分相关的较复杂的内容,作为提高或扩大知识面的内容。要求学生对这部分知识能够初步认识、学会、记忆或简单理解，具有简要描述、叙述、说明和举例的能力。

学时分配

第一章节:计算机系统概述(6学时）

主要内容:

1、计算机系统的基本组成和它的层次结构

2、计算机硬件系统的5个功能部件及其功能计算机硬件的主要的技

术和性能指标计算机系统的体系结构、组成和实现概述计算机系统的发展、应用与分类

教学要求:

1．了解计算机系统硬软件的组成和它们的层次关系;

2.理解计算机硬件系统的5大功能部件和各自的功能;

3.理解计算机部件的连接关系和整机运行过程的入门性知识;

4.了解３个级别的计算机语言；

５.理解计算机系统的主要性能与技术指标；

6.理解计算机“体系结构”、“组成”和“实现”各自面对的主要问题；

7.了解计算机发展历程和应用领域;

8.了解计算机系统分类。

知识结构图

计算机系统

硬件

软件

主机

外部设备

外存储器

输入设备

输出设备

中央处理器

内存储器

运算器

控制器

系统软件

应用软件

操作系统

语言处理程序

服务性程序

通用软件

一、计算机系统的基本组成和它的层次结构

构成计算机硬件和软件的6个层次

二、计算机硬件系统的5个功能部件及其功能

三、计算机硬件的主要的技术和性能指标

1、计算机字长

计算机普遍使用二进制，只有0和1两个值,相邻数位之间采用“逢二进一”的规则处理，在计算机系统内部，通常选用多少个二进制位来表示一个数据或一条指令是一个关键技术指标，例如１6位、３２位或者64位，这个位数被称为计算机字长。

2、CPU速度

衡量ＣPU速度,通常有两种方式。

第一种方式使用CＰU主频。

第二种方式使用CＰU每一秒钟能执行的指令条数，单位是MIPS。

3、存储容量

计算机中的存储器通常包括内存储器和外存储器两大类。

四、算机系统的体系结构、组成和实现概述计算机的体系结构

通常是指涉及机器语言或者汇编语言的程序设计人员所见到的计算机系统的属性，更多说的是计算机的外特性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。

2、计算机组成

是在依据计算机体系结构确定并且分配了硬件子系统的概念结构和功

能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成、它们之间的连接关系、实现机器指令级的各种功能和特性。

3、计算机实现

是计算机组成的物理实现。

五、算机系统的发展、应用与分类计算机发展:

自计算机诞生以来,大约每5~8年,计算机的运算速度可提高１0倍,可靠性可提高1０倍,体积可缩小至原来的1／10,成本也降低为原来的１/10。自2０世纪70年代以来,计算机的产量以每年25％的速度递增。

具体可分为五个发展阶段:

第一阶段：电子管计算机(１94６～19５9)

第二阶段：晶体管计算机（1959～1９６4)

第三阶段:中小规模集成电路计算机(1964~1975)

第四阶段:大规模集成电路计算机（1975～1990)

第五阶段:新一代计算机（1990~现在）

计算机的分类

按照功能划分：

通用计算机:巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机

专用计算机：有效、经济、快速

按照信息的形式和处理方法分:

电子模拟计算机

电子数字计算机

第六章：数据表示和运算方法(10学时)