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考试成绩(80%)+平时成绩(20%)
本课程的教学目标
《计算机原理》是计算机科学与技术专业、网络工程专业的重要专业基础必修课程。
该课程在先导课和后继课之间起着承上启下的作用。
主要讲授单处理机系统的组成和工作原理,重点学习运算器、控制器和存储器,培养学生对计算机整机工作的认识,提高学生计算机硬件分析、应用、开发的能力,为进一步学习专业课打下坚实基础。
计算机组成原理课程教案
授课题目
第一章计算机系统概论
授课类型
理论课
教学目标
了解计算机发展沿革
掌握机器字长、微处理器、计算机系统、计算机架构等基本概念
熟悉冯·
诺依曼思想
重点
机器字长、微处理器、计算机系统、计算机架构等基本概念
冯·
难点
计算机架构
存储程序(顺序控制、操作控制、时间控制、数据处理)
教
学
过
程
1、多年教学体会和学生反应
2、学习方法和考核方式
3、计算机发展沿革
4、计算机层次结构
5、计算机系统组成
6、冯·
作业
习题一2、3、9、10
主
要
内
容
计算机发展沿革
微处理器架构
机器字长、微处理器、计算机系统等基本概念
计算机层次结构
高级语言层
计算机五个组成部分
指令和数据的编码
“存储程序”
顺序控制、操作控制、时间控制、数据处理
教学小结
学生学习情况
完成情况
学生掌握情况
备注:
填写内容一律用仿宋体小四号字。
计算机中数据的表示
——数值数据的定点表示
掌握数值数据的定点表示法
机器数(原码、反码、补码、移码)与真值
尾数与阶码
各种机器数表示数范围分析
1、数据分类
2、数值数据符号、小数点和数值尾数的表示
3、定点表示的机器数与真值
4、浮点表示法
1、数据中符号的表示
2、数据中小数点的表示
(1)定点表示法
(2)浮点表示法
3、数值的表示
(1)进位计数制
(2)进位计数制间的转换
4、各种机器数
(1)原码
(2)反码
(3)补码
(4)移码
第二章计算机中数据的表示
——数值数据的浮点表示、非数值数据的表示、校验码
掌握数值数据的浮点表示法和非数值数据的表示
熟悉校验码
数据的浮点表示法和IEEE754标准、奇偶校验
浮点数的规格化和IEEE754标准
1、数据的浮点表示法
2、IEEE754标准
3、ASC‖码
4、BCD码
5、十进制数串的表示
6、数据的自定义表示
7、校验码
习题二3、5、6、8、10、25、26
(1)尾数与阶码和数的真值
(2)IEEE754标准
x=(-1)S×
2E-127×
1.M
2、非数值数据的表示
(1)ASC‖码
(2)BCD码
(3)十进制数串的表示
(4)汉字的表示
3、校验码
(1)奇偶校验码
(2)海明校验码(3)CRC校验码
运算方法与运算器
——定点数的运算与实现
掌握定点数的加减运算方法
领会串行进位和并行进位加法器设计
变形补码的加减运算
串行进位和并行进位加法器设计
全加器延迟时间
串行进位和并行进位加法器进位关系与延迟时间
1、第二章小结
2、定点数的加减运算方法
3、溢出判别
4、全加器设计与电路分析
5、n位串行进位加法器
6、n位并行进位加法器
1、定点数的加减运算方法
2、溢出判别
3、全加器设计与电路分析
4、n位串行进位加法器
5、n位并行进位加法器
第三章运算方法与运算器
——定点数的乘法
掌握各种定点数的乘法运算与实现
定点数的原码/补码一位乘与实现
定点数的并行乘运算与实现
定点数的原码/补码一位乘法
2、定点数的并行乘运算
1、补码的性质
2、补码的一位乘法
3、补码的二位乘法
4、并行乘法
(1)补码的移位
(2)补码与真值关系
(1)布斯递推公式与算法
(2)补码的一位乘具体实现
(1)无符号数阵列乘法器
(2)带符号数阵列乘法器
——定点数的除法与逻辑运算
掌握定点数的除法和逻辑运算
定点数的除法、逻辑运算
原码的恢复余数法和补码的加减交替法
1、原码的恢复余数法
2、补码的加减交替法
3、并行除法运算
4、逻辑运算和移位操作
(1)可控的加/减单元(CAS)
(2)不恢复余数的阵列除法器
——定点运算器
掌握ALU思想和74181ALU
74181ALU
一位ALU
四位74181ALU
1、一位算术逻辑单元
2、四位算术逻辑单元
3、两级先行进位的ALU
2、四位算术逻辑单元(74181ALU)
(1)74182CLA
(2)16位/32位ALU
4、定点运算器
——浮点运算器
掌握浮点数的运算和浮点运算器
浮点数的加减运算
1、定点运算器的基本结构
2、浮点数的加减运算
3、浮点数的乘法和除法运算
4、浮点运算器
习题三1、4、10、21、23
对阶、尾数加减、规格化、舍入处理、溢出判别
存储器系统
——存储器概述和半导体存储芯片
了解存储器结构和分类
掌握存储元件和半导体存储器芯片结构
静态/动态存储元件
存储器芯片结构
存储器芯片内部结构
动态存储器的刷新
1、存储器系统的结构
2、存储器分类
3、存储元电路
4、存储器芯片
静态存储元、动态存储元和刷新、只读存储器存储元
存储器芯片
存储器芯片组成与结构、存储器芯片工作原理、存储器芯片实例
第四章存储器系统
——半导体存储器扩展技术
熟悉常用存储器芯片
掌握半导体存储器扩展技术
半导体存储器扩展技术
半导体存储器扩展技术的应用
1、常用存储器芯片
2、存储器的扩展技术
3、存储器扩展技术的应用
4、并行存储器
(1)位扩展
(2)字扩展
(3)字位扩展
(1)多体顺序并行存储器
(2)多体交叉并行存储器
——高速缓冲存储器
了解Cache基本原理
掌握Cache地址映射
Cache地址映射
1、Cache基本原理
2、Cache地址映射
3、Cache的读写策略
(1)全相联映射
(2)直接映像
(3)组相联映射
——虚拟存储器
熟悉虚拟存储器有关的基本概念
掌握虚拟存储器的地址变换
虚拟存储器、虚拟地址等概念
地址变换
1、虚拟存储器概述
2、页式虚拟存储器
3、段式虚拟存储器
4、段页式虚拟存储器
习题四1、2、6、9、12
(1)基本概念
(2)虚拟存储器的管理方式
2、三种结构的虚拟存储器
第五章指令系统
——操作码的编码
了解指令的格式
熟悉有关指令系统的概念
掌握操作码的编码技术
指令的格式、CISC、RISC
操作码的编码技术
1、指令与指令系统
2、机器指令的格式
3、操作码的编码方法
零地址指令、单地址指令、双地址指令、三地址指令
定长编码
变长编码
操作码扩展技术
Huffman编码法
扩展编码法
——指令的寻址方式
熟悉寻址方式概念
掌握寻址方式
寻址方式
1、指令寻址方式
2、操作数寻址方式
顺序寻址方式、跳转寻址方式
立即寻址
直接寻址
间接寻址
寄存器直接寻址
寄存器间接寻址
变址寻址
基址寻址
相对寻址
隐含寻址
——CISC、RISC
了解复杂指令系统和精简指令系统
复杂指令系统和精简指令系统
复杂指令系统和精简指令系统的特点
1、复杂指令系统
2、8086CPU指令系统
3、精简指令系统
4、SPARC机指令系统
习题五2、4、9、10、13
第六章控制器
——微处理器概述与控制器的时序系统
了解微处理器功能、组成与结构
熟悉控制器的时序系统
微处理器功能、组成与结构
控制器的时序系统
1、CPU的功能
2、CPU的基本组成
3、控制器的分类
4、有关周期的基本概念
5、时序信号与体制
6、时序信号发生器
时钟源、环形脉冲发生器
节拍脉冲和读写时序的译码、启停控制逻辑
7、控制方式
——指令周期流程
掌握指令周期、CPU周期、时钟周期等基本概念
掌握指令周期分析方法和指令周期流程图画法
基本概念和指令周期分析
指令周期流程图画法
1、指令周期、CPU周期、时钟周期等基本概念
2、CPU模型
3、五类典型指令的指令周期分析
4、指令周期流程
CLA指令周期
ADD指令周期
STA指令周期
JMP指令周期
NOP指令周期
——微程序控制器
了解微程序控制器基本原理
熟悉微程序控制器组成
掌握微程序控制器的设计
微程序控制器组成和微程序控制器的设计
微程序设计
1、微程序控制器基本概念
2、微程序控制器基本组成与工作原理
3、微程序设计
4、微程序设计举例
3、微程序设计基础
水平型微指令的格式
微命令编码
直接表示法、编码表示法、混合表示法
后续微地址的形成方法
计数器方式、增量方式与断定方式的结合、多路转移方式
——组合逻辑控制器和门阵列控制器
熟悉组合逻辑控制器和门阵列控制器
组合逻辑控制器和门阵列控制器
1、组合逻辑控制器
2、门阵列控制器
3、8086CPU
4、Pentium微处理器
——流水线技术
了解指令的执行方式
熟悉流水线时空图和相关问题
流水线的技术指标
流水线时空图
流水线时空图和相关问题
1、指令执行方式
2、线性流水线
3、流水线中的相关问题
4、多媒体技术
习题六2、5、8、10、15、21
线性流水线时空图、线性流水线主要技术指标
资源相关、数据相关、控制相关
4、MMX技术
输入输出与中断
——输入输出接口
了解有关接口基本知识
熟悉接口组成与工作原理
接口组成与结构
1、接口概述
2、接口的组成与结构
3、端口与编址方式
4、端口寻址输入设备
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 计算机 组成 原理 教案 概要
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