《计算机组成原理》课程理论教学大纲
课程编号：10301930 先修课程：《数字逻辑设计与应用》
授课学时：40学时
学分数：3
一、课程性质和任务
本课程是计算机专业的一门主干课程，属于专业基础必修课。课程任务是使学时掌握计算机的逻辑组成、工作原理、设计方法和逻辑实现，熟悉通数据通路将各部件连成整机的方法、建立起整机工作的概念，为培养学生对计算机系统的分析、开发、使用和设计能力打下基础，在硬件范畴的课程体系中起承前启后的作用。
二、教学内容与要求
课程基本要求：学生学习本课程之前，应先修高等数学等课程。
学习了本课程以后，在\"识记\"、\"领会\"、\"分析应用\"三个能力层次上，对学生掌握知识的深度和应用知识的能力的基本要求是：
1.识记：应能识记计算机组成原理的有关概念、原理的涵义，并能表述和判断其是与非。 2.领会：在识记的基础上，能系统地理解、掌握计算机系统层次化结构概念，熟悉软、硬件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。
3.分析应用：在领会的基础上，能运用计算机组成的基本原理、基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能一些基本部件进行简单设计。
课程的主要内容如下： 1）概述（4学时）
掌握计算机的基本组成、数字化概念、存储程序工作方式概念和冯诺依曼体制。熟悉计算机硬件系统的组织，掌握计算机系统的层次结构概念，熟悉计算机的特点和主要性能指标。
2）信息表示和数据运算（6学时）
熟悉进位计数制基本概念，掌握原码、补码表示方法及其相互转换；掌握浮点数的IEEE754表示方法和字符的表示方法。了解算术逻辑部件基本单元的工作原理和多位ALU的构成方法，掌握补码加减运算方法和溢出判断方法。掌握定点乘法、除法运算规则，了解浮点运算方法。
3）存储系统（8学时） 掌握存储体系的层次结构，了解存储器的各种分类方法及各自的特点。熟悉半导体存储器的工作原理。掌握主存储器与CPU的连接方法、主存储器系统的设计方法。掌握CACHE的基本工作原理，熟悉CACHE与主存的映射方式以及CACHE中主存块的替换算法。掌握虚拟存储器的概念，熟悉段式、页式、段页式虚拟存储管理。
4）指令系统（4学时）
熟悉指令的基本格式，了解定长操作码指令格式，熟悉扩展操作码指令格式，掌握扩展操作码指令集设计的基本方法。掌握指令的寻址方式。熟悉CISC和RISC的基本概念。
5）CPU系统（10学时）
熟悉CPU的功能和基本组成结构，掌握指令的执行过程。熟悉控制器的功能，掌握微程序控制方式的基本思想，掌握微程序控制器组成、工作原理。熟悉指令流水线的基本概念，掌握流水CPU的工作原理。
6）总线技术（2学时） 掌握总线的基本概念，了解总线的分类和性能指标，熟悉总线的仲裁方式和定时操作方法，熟悉常用总线标准。
7）输入/输出系统（6学时）
熟悉常用外部设备。掌握I/O接口的功能和基本结构，掌握I/O端口的编址方法。熟悉主机与外设的信息交换方式。掌握中断的基本概念、中断响应过程、中断处理过程，熟悉中断嵌套和中断屏蔽的概念。了解DMA控制器的基本组成，掌握DMA数据传输的过程。
三、教材与参考资料
1、建议教材:
白中英．计算机组成原理（第四版）．科学出版社, 2008年1月 2、参考资料
①唐朔飞．计算机组成原理（第二版）．高等教育出版社, 2006年12月 ②罗克露等．计算机组成原理．电子工业出版社, 2004年
修 订：骆昊 审 定：傅瑜
《计算机组成原理》课程实验教学大纲
课程编号：10301930 先修课程：《数字逻辑设计与应用》
实验学时：8学时
一、实验教学目的和任务
通过实验，加深对计算机组成部件及工作原理的认识，建立模型机整机概念，熟悉指令执行过程，巩固计算机组成原理所学的知识。
二、实验项目名称及学时分配
序号 1 2 3 4
实验项目名称 算术逻辑运算实验 静态随机存储器实验 微程序控制器实验 基本模型机设计实验 实验学时 2 2 2 2 实验类型 开出要求 验证 验证 验证 验证 必做 必做 必做 必做 三、实验教学内容和要求
实验一：算术逻辑运算实验。
了解运算器的组成结构，掌握运算器的工作原理，验证74LS181的组合功能。 实验二：静态随机存储器实验。
掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读/写方法。 实验三：微程序控制器实验。
掌握微程序控制的有关概念，熟悉微程序控制器的组成，理解指令执行流程。 实验四：基本模型机设计实验。
综合运用所学计算机组成原理知识，设计并实现一台较为完整的计算机。
四、实验教材和实验指导书
自编实验指导书。
修 订：骆昊 审 定：傅瑜
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