《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生核心硬件課程。學(xué)習(xí)本課程應(yīng)已具備數(shù)字邏輯的基本知識(shí),并掌握數(shù)字系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法。通過學(xué)習(xí)本課程,能了解計(jì)算機(jī)一般組成原理與內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制,為學(xué)習(xí)本專業(yè)后繼課程和進(jìn)行與硬件有關(guān)的技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。
本課程主要講述計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本組成原理與運(yùn)行機(jī)制。課程從組成硬件系統(tǒng)的五大部件出發(fā),講解了各組成部分的工作原理、設(shè)計(jì)方法以及構(gòu)成整機(jī)系統(tǒng)的基本原理。主要內(nèi)容有:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論;運(yùn)算方法和運(yùn)算器;存儲(chǔ)系統(tǒng);指令系統(tǒng);中央處理器;系統(tǒng)總線和輸入輸出系統(tǒng)。
通過對(duì)計(jì)算機(jī)各部件工作原理、信息加工處理及控制過程的分析,使學(xué)生掌握基本的分析方法、設(shè)計(jì)方法和互連成整機(jī)的技術(shù)。具備維護(hù)、使用計(jì)算機(jī)的基本技能,并為具備硬件系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用能力打下一定的基礎(chǔ)。
一 、課程簡(jiǎn)介
課程中文名稱:《計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語言》
課程英文名稱:Computer principle and assembly language
課程編號(hào):ZYB08003
課程性質(zhì):專業(yè)必修課
學(xué)時(shí)數(shù):54學(xué)時(shí)(其中授課學(xué)時(shí),課堂實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),討論學(xué)時(shí),自學(xué)學(xué)時(shí))
學(xué)分:3學(xué)分
適用專業(yè):計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)
課程的主要任務(wù)
本課程的作用是通過課堂理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作訓(xùn)練,使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)硬件組成的基本原理、匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用方法方面的知識(shí)和技能。
二、教學(xué)目的及要求
本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基本組成結(jié)構(gòu)、匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用方法方面的知識(shí)和技能。
通過基本理論的學(xué)習(xí)和實(shí)際操作訓(xùn)練,突出學(xué)生的實(shí)際操作技能和可持續(xù)學(xué)習(xí)、發(fā)展的能力,并為相關(guān)的計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、計(jì)算機(jī)水平與資格考試打下基礎(chǔ)。
三、本課程在人才培養(yǎng)過程中的作用/與其他課程的關(guān)系
本課程的基礎(chǔ)是操作系統(tǒng)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)導(dǎo)論
四、教學(xué)方法與手段
本課程主要采取講授法、習(xí)題法、討論法及實(shí)驗(yàn)操作等教學(xué)方法,核心是通過習(xí)題法及實(shí)驗(yàn)操作的形式。擬采用的教學(xué)手段是通過多媒體及實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。
五、教學(xué)內(nèi)容
第一章 緒論
1、本章導(dǎo)讀
2、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念層次
3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分析
4、計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)分析
教學(xué)目標(biāo):
1、了解微型計(jì)算機(jī)的基本組成及發(fā)展
2、了解微處理器、單板機(jī)、單片機(jī)的概念
3、掌握馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的概念
4、掌握微處理器的主要技術(shù)指標(biāo)
5、掌握微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成的概念
第二章 數(shù)據(jù)信息表示
1、數(shù)值數(shù)據(jù)的信息表示
2、非數(shù)值數(shù)據(jù)的信息表示
教學(xué)目標(biāo):
1、掌握計(jì)算機(jī)信息處理基本概念
2、掌握二、八、十、十六進(jìn)制數(shù)的表示方法及其相互轉(zhuǎn)換
3、掌握原碼、補(bǔ)碼與反碼的概念,它們與十進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系
4、了解數(shù)字編碼技術(shù)及其基本原理
5、了解原碼、補(bǔ)碼的基本運(yùn)算的基本規(guī)則
第三章 數(shù)值運(yùn)算及運(yùn)算器
1、基本算術(shù)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)
2、定點(diǎn)運(yùn)算
3、浮點(diǎn)運(yùn)算
4、運(yùn)算器實(shí)例演示
教學(xué)目標(biāo):
1、掌握數(shù)值運(yùn)算在運(yùn)算器中的實(shí)現(xiàn)方法
2、掌握定點(diǎn)運(yùn)算與浮點(diǎn)運(yùn)算的基本原理
3、理解定點(diǎn)運(yùn)算與浮點(diǎn)運(yùn)算的區(qū)別及應(yīng)用領(lǐng)域
第四章 指令系統(tǒng)
1、指令系統(tǒng)的基本概念
2、指令格式
3、尋址方式
4、指令的分類及指令系統(tǒng)
教學(xué)目標(biāo):
1、掌握微型計(jì)算機(jī)的尋址方式
2、掌握算術(shù)、邏輯運(yùn)算指令,位移指令、串操作指令、控制轉(zhuǎn)移指令、處理器控制指令
3、了解匯編語言程序設(shè)計(jì)的基本方法
4、了解CISC指令系統(tǒng)與RISC指令系統(tǒng)基本知識(shí)
第五章 中央處理器
1、CPU的發(fā)展簡(jiǎn)介
2、CPU的總體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)
3、指令周期與指令流程
4、微程序控制部件的組成與設(shè)計(jì)
5、組合邏輯控制部件的組成與設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo):
1、掌握8086/8088CPU的寄存器結(jié)構(gòu)、主存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、堆棧結(jié)構(gòu);
2、掌握實(shí)地址方式、保護(hù)地址方式及虛擬8086等工作方式;
3、掌握物理地址、線性地址、邏輯地址空間的概念;
4、了解Pentium 處理器結(jié)構(gòu),超標(biāo)量結(jié)構(gòu)和超級(jí)流水線技術(shù),高速緩沖存儲(chǔ)器的概念;
第六章 存儲(chǔ)系統(tǒng)
1、存儲(chǔ)器概述
2、隨機(jī)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器
3、高速存儲(chǔ)器
4、Cache存儲(chǔ)器
5、虛擬存儲(chǔ)器
6、輔助存儲(chǔ)器
教學(xué)目標(biāo):
1、掌握微型計(jì)算機(jī)的三級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu);
2、掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類、主要技術(shù)指標(biāo);
3、了解ROM的基本電路及其結(jié)構(gòu),ROM的分類;
4、理解RAM、動(dòng)態(tài)RAM和靜態(tài)RAM的工作原理及區(qū)別;
5、理解存儲(chǔ)器與CPU的連接及擴(kuò)展方法;
6、了解Cache的基本工作原理、基本操作及地址映象、替換策略。
第七章 輸入/輸出系統(tǒng)及外圍設(shè)備
1、輸入/輸出系統(tǒng)概述
2、程序直接控制方式
3、程序中斷方式
4、直接存儲(chǔ)順存取方式
5、通道控制方式與輸入/輸出處理機(jī)
6、總線
7、外圍設(shè)備概述
8、輸入設(shè)備
9、顯示輸出設(shè)備
10、打印輸出設(shè)備
教學(xué)目標(biāo):
1、掌握總線的基本知識(shí),常用總線標(biāo)準(zhǔn);
2、掌握接口的基本知識(shí)及其應(yīng)用;
3、了解串、并行輸入輸出接口及同步傳輸、異步傳輸?shù)母拍睿?/span>
4、掌握微型計(jì)算機(jī)的信息交換方式;
5、掌握程序查詢方式的基本工作過程;
6、掌握中斷方式的原理及過程,了解中斷向量、中斷入口地址等概念;
7、掌握DMA的工作原理及初始化過程、數(shù)據(jù)傳輸過程;
8、掌握I/O通道方式的工作原理及其工作過程。
第八章 匯編語言
1、匯編語言簡(jiǎn)介
2、匯編語言格式
3、匯編語言數(shù)據(jù)與運(yùn)算符
4、偽指令語句
5、宏匯編技術(shù)
6、重復(fù)匯編與條件匯編
教學(xué)目標(biāo):
1、掌握匯編語言的基本概念及程序調(diào)試的基本方法;
2、掌握偽指令語句及其應(yīng)用;
3、掌握程序設(shè)計(jì)的基本方法及應(yīng)用;
4、了解匯編語言和程序的開發(fā)方法。
第九章 分支程序設(shè)計(jì)
1、匯編語言程序設(shè)計(jì)概述
2、分支程序的結(jié)構(gòu)
3、分支程序的設(shè)計(jì)方法
教學(xué)目標(biāo):
掌握分支程序設(shè)計(jì)的基本方法及應(yīng)用;
第十章 循環(huán)程序設(shè)計(jì)
1、循環(huán)程序基本結(jié)構(gòu)
2、循環(huán)程序控制方法
3、多重循環(huán)程序設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo):
掌握循環(huán)程序設(shè)計(jì)的基本方法及應(yīng)用;
第十一章 子程序設(shè)計(jì)
1、子程序設(shè)計(jì)方法
2、子程序的參數(shù)傳遞
3、子程序的嵌套與遞歸
教學(xué)目標(biāo):
掌握子程序設(shè)計(jì)的基本方法及應(yīng)用;
第十二章 系統(tǒng)功能調(diào)用
1、DOS功能調(diào)用
2、BIOS功能調(diào)用
教學(xué)目標(biāo):
掌握DOS與BIOS功能調(diào)用的方法及區(qū)別;
第十三章 匯編語言程序的開發(fā)與調(diào)試
1、匯編語言程序的開發(fā)
2、匯編語言程序的調(diào)試
教學(xué)目標(biāo):
掌握匯編語言程序的開發(fā)方法及調(diào)試方法
六、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
本課程的重點(diǎn):
非數(shù)值數(shù)據(jù)的信息表示、定點(diǎn)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算、指令格式、尋址方式、指令周期與指令流程、Cache存儲(chǔ)器、總線、匯編語言格式、匯編語言數(shù)據(jù)與運(yùn)算符
本課程的難點(diǎn):定點(diǎn)運(yùn)算、指令周期與指令流程、匯編語言格式
七、考核方式與題型
(1)考核方式:考試(閉卷);
(2)考試的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):平時(shí)成績(jī)20%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)30%、期末成績(jī)50%;
(3)選擇題(25個(gè),每題2分)、填空題(10個(gè),每空2分)、簡(jiǎn)答題
(6個(gè),每空4分)、程序設(shè)計(jì)題(1個(gè),每個(gè)6分)。
附:教材與參考資料信息
1、教材:
《計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語言》 易小琳 清華大學(xué)出版社 9787302193319
2、參考書:
《計(jì)算機(jī)組成原理》(第2版) 唐朔飛 高等教育出版社
《計(jì)算機(jī)組成原理》 蔣本珊 清華大學(xué)出版社
《計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語言程序設(shè)計(jì)》俸遠(yuǎn)禎等 電子工業(yè)出版社
《計(jì)算機(jī)組成和設(shè)計(jì) 硬件/軟件接口》David A. Patterson 清華大學(xué)出版社
《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》(第3版 網(wǎng)絡(luò)版)白中英 科學(xué)出版社
3、課時(shí)分配建議
本課程教學(xué)總時(shí)數(shù)為54學(xué)時(shí),包括授課、實(shí)驗(yàn)、自學(xué)、討論及習(xí)題講解五部分。具體課時(shí)分配見課時(shí)分配表。
章節(jié) | 教學(xué)時(shí)數(shù) | ||||
授課 | 實(shí)驗(yàn) | 自學(xué) | 討論 | 習(xí)題 | |
第1章 緒論 | 1 |
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| 1 |
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第2章 數(shù)據(jù)信息表示 |
|
| 2 |
|
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第3章 數(shù)值運(yùn)算及運(yùn)算器 | 2 | 2 |
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第4章 指令系統(tǒng) | 4 |
|
|
| 2 |
第5章 中央處理器 | 4 | 2 |
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第6章 存儲(chǔ)系統(tǒng) | 3 |
|
| 1 |
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第7章 輸入/輸出系統(tǒng)及外圍設(shè)備 | 1 |
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| 1 | 2 |
第8章 匯編語言 | 2 |
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第9章 分支程序設(shè)計(jì) | 1 | 3 |
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第10章 循環(huán)程序設(shè)計(jì) | 1 | 3 |
|
| 2 |
第11章 子程序設(shè)計(jì) | 2 | 2 |
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第12章 系統(tǒng)功能調(diào)用 | 1 | 3 |
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第13章 匯編語言程序的開發(fā)與調(diào)試 | 2 | 2 |
|
| 2 |
總計(jì) | 24 | 17 | 2 | 3 | 8 |
總時(shí)數(shù):54學(xué)時(shí) |