《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；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. 2. 3. 4.

计算机的分类和应用 计算机的硬件 计算机的软件

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。 【教学内容】 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

存储器概述 随机读写存储器 只读存储器和闪速存储器 高速存储器 cache存储器 虚拟存储器 存储保护 第四章 指令系统 【目的要求:】

了解、运用指令系统性能要求；掌握、运用指令格式段；掌握、运用指令寻

址方式；掌握、识记操作数寻址方式；理解、运用存储器堆栈；理解、识记指令分类；了解指令系统结构。 【教学内容】

指令系统的发展与性能要求 指令格式

指令和数据的寻址方式 堆栈寻址方式 典型指令

第五章 处理器 【目的要求:】

掌握、识记CPU功能；掌握、识记CPU组成；掌握、运用指令周期基本概念；理解典型指令周期；了解时序信号产生器；理解、识记控制方式；掌握基本概念；理解、运用微程序控制器工作原理；掌握、识记微命令编码；掌握微地址形成方式；掌握、运用微指令格式；理解设计原理；理解、运用流水CPU；掌握、识记流水线的主要问题；了解典型CPU介绍；了解、识记RISC CPU特点；了解多媒体技术。 【教学内容】 CPU功能和基本组成 指令周期

时序产生和控制方式 微程序控制器 微程序设计技术 硬布线控制器 流水CPU 典型CPU RISC CPU 多媒体CPU

第六章 总线系统 【目的要求:】

掌握、识记总线基本概念；理解、运用信息传送方式；理解、运用接口的基本概念；掌握、识记总线仲裁、定时和数据传送；了解、识记流行总线介绍。 【教学内容】 1. 2. 3. 4.

总线的概念和结构形态 总线接口

总线的仲裁、定时和数据传送模式 典型总线 第七章 外围设备 【目的要求:】

理解、识记外设功能及分类；了解、识记常用输入设备介绍；了解、识记常用输出设备介绍；理解、运用外存储器工作原理简介。 【教学内容】 概述 输入设备 输出设备 外存储器设备

第八章 输入输出系统 【目的要求:】

理解定时方式；掌握、识记数据交换方式；掌握、运用查询方式；掌握、运用中断概念及工作原理；掌握、运用DMA方式基本概念；理解、识记传送方式；理解、识记DMA控制器；掌握、识记通道功能；理解、识记通道类型；了解标准接口简介。 【教学内容】

外设定时方式与信息交换方式 程序查询与中断方式 DMA方式 通道方式 标准I/O接口

使用说明

1、本大纲提供计算机科学与技术专业本科生使用。

2、本大纲所列内容，尤其是掌握和理解的内容，任课教师必须通过各种教学方法使学生达到掌握和理解。

3、任课教师对教学顺序可作适当变动，但不要破坏课程的基本体系。 4、该课程的工程性、实践性、技术性比较强，学生应有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。

5、本课程共51个学时，计算机组成原理实验课程单独开设（26学时）。 推荐教材与参考书 《计算机组成原理》

白中英主编

科学出版社

《计算机组成与设计》 潘雪增 浙江大学出版社

清华大学出版社 清华大学出版社

《计算机组成与结构（第3版）》 《计算机组成原理》 课时分配

章节 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 王爱英 蒋本珊

课时分配 3 8 8 6 8 4 8 6