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課程簡(jiǎn)介 Course Introduction
《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)專(zhuān)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(guò)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(zhuān)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)單機(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(xiàn)和輸入輸出系統(tǒng)。
通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)各部件工作原理、信息加工處理及控制過(guò)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(kāi)發(fā)應(yīng)用能力打下一定的基礎(chǔ)。
教學(xué)大綱 Teaching Syllabus

一、課程描述及目標(biāo)

(一)課程描述

《計(jì)算機(jī)組成原理與實(shí)驗(yàn)》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、軟件工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要學(xué)科基礎(chǔ)課。它在先導(dǎo)課和后續(xù)課之間起著承上啟下的和繼往開(kāi)來(lái)的作用。該課程全面地介紹了計(jì)算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)的組成原理及內(nèi)部工作機(jī)制,包括計(jì)算機(jī)各大部件的結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)方法及其互連構(gòu)成計(jì)算機(jī)整機(jī)的相關(guān)技術(shù)。

該課程以需求分析引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建單機(jī)系統(tǒng),根據(jù)構(gòu)建好的系統(tǒng)進(jìn)行部件選擇、互連、測(cè)試等操作,最終可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)功能。本門(mén)課程在理論教學(xué)的基礎(chǔ)之上,增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),使學(xué)生在掌握基本原理的同時(shí),可以通過(guò)具體的硬件實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行操作,最后通過(guò)相關(guān)模擬軟件構(gòu)件自己的理想系統(tǒng)。培養(yǎng)學(xué)生自主分析、理解問(wèn)題、舉一反三、融會(huì)貫通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新精神的能力。

(二)課程目標(biāo)

作為計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,學(xué)完該門(mén)課程后,要求學(xué)生能夠達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo):

1.掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,各構(gòu)成部件的工作原理及實(shí)現(xiàn)的基本技術(shù)和方法,核心能力1.12.1。

2.具有使用仿真軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力,核心能力2.2。

3.通過(guò)分組合作形式鍛煉團(tuán)隊(duì)合作能力,核心能力4.1.

4.及時(shí)了解國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及最新關(guān)鍵技術(shù),養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和能力。核心能力6.1、6.2。

5.通過(guò)課程的學(xué)習(xí),培養(yǎng)較好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、職業(yè)規(guī)范。核心能力7.1。

二、課程內(nèi)容

(一)第1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

主要知識(shí)點(diǎn):

1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.2 計(jì)算機(jī)的基本組成

1.3 計(jì)算機(jī)硬件的主要技術(shù)指標(biāo)

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成,計(jì)算機(jī)硬件的主要技術(shù)指標(biāo),掌握計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程。

重點(diǎn):計(jì)算機(jī)的硬件框圖,計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程。

難點(diǎn):計(jì)算機(jī)如何區(qū)分同樣以0、1代碼的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令和數(shù)據(jù)。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)例演示。

參考案例:單機(jī)系統(tǒng)

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

課后習(xí)題:1.2、1.5

(二)第3 系統(tǒng)總線(xiàn)

主要知識(shí)點(diǎn):

3.1 總線(xiàn)的基本概念

3.2 總線(xiàn)的分布

3.3 總線(xiàn)特性及性能指標(biāo)

3.4 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

3.5 總線(xiàn)控制

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的總線(xiàn)的作用及類(lèi)別,掌握總線(xiàn)結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,熟練掌握總線(xiàn)在控制過(guò)程中如何判優(yōu)和通信。

重點(diǎn):總線(xiàn)結(jié)構(gòu),總線(xiàn)控制。

難點(diǎn):總線(xiàn)結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響,總線(xiàn)判優(yōu)方法和通信控制。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)例演示。

參考案例:3.13.2、3.3

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

課后習(xí)題:3.4、3.14、3.153.16

(三)第4 存儲(chǔ)器

主要知識(shí)點(diǎn):

4.1.1 存儲(chǔ)器的分類(lèi)

4.1.2 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

4.2 主存儲(chǔ)器(芯片介紹、刷新、動(dòng)態(tài)RAM與靜態(tài)RAM比較)

4.2.5 存儲(chǔ)器與CPU的連接

4.2.6 主存儲(chǔ)器的校驗(yàn)

4.2.7 提高訪(fǎng)存速度的措施

4.3 高速緩存的提出(Cache的工作原理和結(jié)構(gòu))

4.3.2 Cache-主存地址映射

4.3.3 替換策略

4.4 輔助存儲(chǔ)器的類(lèi)別

4.4.3 磁盤(pán)記錄方式

4.4.6 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼

4.4.7 光盤(pán)存儲(chǔ)器(2.光盤(pán)的存取原理)

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生熟悉存儲(chǔ)器的基本類(lèi)別,不同存儲(chǔ)器的功能和層次,掌握常用的主存儲(chǔ)器芯片特性和功能;熟練掌握不同類(lèi)型存儲(chǔ)器與CPU連接時(shí)需要注意的事項(xiàng),以及主存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)如何確保數(shù)據(jù)的正確性;理解在系統(tǒng)中設(shè)置高速緩沖存儲(chǔ)器的目的,熟悉Cache的工作過(guò)程和基本結(jié)構(gòu),學(xué)會(huì)并掌握如何實(shí)現(xiàn)Cache-主存的地址映射,熟練掌握常用的替換策略;理解在系統(tǒng)中增加輔助存儲(chǔ)器的必要性和重要性,不同輔助存儲(chǔ)器的功能和基本工作原理,掌握磁盤(pán)的幾種記錄方式,學(xué)會(huì)如何進(jìn)行磁盤(pán)中的數(shù)據(jù)校驗(yàn)。

重點(diǎn):存儲(chǔ)器的分類(lèi),存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu),RAM、ROM,芯片刷新;CPU與存儲(chǔ)器的連接,主存儲(chǔ)器的校驗(yàn);Cache的工作原理,Cache-主存地址映射;磁盤(pán)的記錄方式,磁盤(pán)的校驗(yàn)方法,磁盤(pán)的基本性能指標(biāo)。

難點(diǎn):不同尋址方式尋址范圍的確定,RAM的刷新;RAMROM芯片與CPU連接時(shí)有何區(qū)別,漢明碼形成及糾錯(cuò);在系統(tǒng)中設(shè)置Cache的原因,如何實(shí)現(xiàn)Cache-主存的地址映射;CRC校驗(yàn)碼,磁盤(pán)基本性能指標(biāo)的計(jì)算。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)例演示、習(xí)題講解與鞏固練習(xí)。

參考案例:2114、41162716芯片,例4.1、4.2、4.4、4.7、4.8、4.15

講授學(xué)時(shí):8學(xué)時(shí)

習(xí)題講解:4學(xué)時(shí)

課后習(xí)題:4.6、4.114.16、4.17、4.18、4.284.42

(四)第5 輸入輸出系統(tǒng)

主要知識(shí)點(diǎn):

5.1.1 輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況

5.1.2 I/O系統(tǒng)的基本組成

5.1.3 I/O 與主機(jī)的聯(lián)系方式

5.3 5.4 5.55.6 I/O 接口(簡(jiǎn)要介紹I/O與主機(jī)交換信息的三種控制方式)

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生熟悉I/O系統(tǒng)的基本組成,理解并掌握I/O與主機(jī)的聯(lián)系方式,掌握I/O接口的基本組成,建立的概念并學(xué)會(huì)運(yùn)用,建立奇偶概念并領(lǐng)會(huì)字尋址中對(duì)字節(jié)操作的動(dòng)態(tài)定義;理解I/O與主機(jī)交換信息的三種控制方式的特點(diǎn)及區(qū)別,掌握CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求和DMA請(qǐng)求的時(shí)間;掌握存儲(chǔ)部件在計(jì)算機(jī)中的運(yùn)用。

重點(diǎn):I/O與主機(jī)的聯(lián)系方式,I/O控制方式。

難點(diǎn):處理I/O終端的各類(lèi)軟、硬件技術(shù)的運(yùn)用,DMA與主存交換數(shù)據(jù)的三種方法各自的特點(diǎn),周期挪用的含義,CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求和DMA請(qǐng)求的時(shí)間。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、習(xí)題講解。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

課后習(xí)題:5.1、5.4、5.85.23、5.35

(五)第6 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法

主要知識(shí)點(diǎn):

6.1 無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)

6.2 數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示

6.3定點(diǎn)數(shù)的加減乘法和邏輯運(yùn)算

6.4浮點(diǎn)數(shù)四則運(yùn)算

6.5.1 ALU電路

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法,學(xué)會(huì)并掌握定點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算和邏輯運(yùn)算;掌握浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法,浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算過(guò)程,數(shù)的移位運(yùn)算和標(biāo)志控制;學(xué)會(huì)定點(diǎn)數(shù)的一位乘除法運(yùn)算,通過(guò)習(xí)題講解鞏固計(jì)算機(jī)中不同類(lèi)型數(shù)的基本運(yùn)算;學(xué)會(huì)使用一種軟件仿真工具實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的運(yùn)算器。

重點(diǎn):數(shù)的不同編碼,定點(diǎn)數(shù)的邏輯運(yùn)算,浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算,算術(shù)邏輯單元,定點(diǎn)數(shù)乘除運(yùn)算,軟件仿真。

難點(diǎn):為什么在運(yùn)算的過(guò)程中要用補(bǔ)碼運(yùn)算,數(shù)要用不同的類(lèi)型表示,浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算中的溢出判斷,算術(shù)邏輯單元的構(gòu)成,定點(diǎn)數(shù)乘除運(yùn)算過(guò)程中的移位操作,仿真軟件的使用。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)例演示、習(xí)題講解6.3、6.17。

講授學(xué)時(shí):4學(xué)時(shí)

習(xí)題講解:1學(xué)時(shí)

課后習(xí)題:6.26.3、6.4、6.126.20

(六)第7 指令系統(tǒng)

主要知識(shí)點(diǎn):

7.1 機(jī)器指令

7.2 操作數(shù)類(lèi)型和操作類(lèi)型

7.3尋址方式

7.4.3指令格式設(shè)計(jì)舉例

7.5 RISC技術(shù)(簡(jiǎn)要介紹)

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握指令的基本格式以及各字段的作用,理解不同的地址格式對(duì)訪(fǎng)存次數(shù)、尋址范圍的影響,理解并掌握不同的尋址方式對(duì)操作數(shù)的尋址范圍、所需的硬件支持、信息加工流程以及編程的影響。建立指令暫存概念,領(lǐng)會(huì)操作碼段操作數(shù)段的用途;熟悉RISC技術(shù),掌握設(shè)計(jì)指令格式應(yīng)考慮的各種因素。

重點(diǎn):指令格式,尋址方式,RISC技術(shù),設(shè)計(jì)指令要考慮的因素。

難點(diǎn):設(shè)計(jì)指令格式的方法,擴(kuò)展操作碼技術(shù)的運(yùn)用。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)例演示,例7.1、7.4。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

課后習(xí)題:7.6、7.8、7.167.18

(七)第8 CPU的結(jié)構(gòu)和功能

主要知識(shí)點(diǎn):

8.1 CPU的結(jié)構(gòu)

8.2 指令周期

8.4 中斷系統(tǒng)

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握指令的CPU結(jié)構(gòu),理解不同的指令周期,熟悉中斷系統(tǒng),掌握中斷屏蔽技術(shù)。

重點(diǎn):掌握中斷屏蔽技術(shù)。

難點(diǎn):中斷屏蔽技術(shù)的運(yùn)用。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)例演示,例8.2

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

課后習(xí)題:8.24、8.26、8.28

(八)第10 控制單元的設(shè)計(jì)

主要知識(shí)點(diǎn):

10.2 微程序設(shè)計(jì)

10.2.1 微程序設(shè)計(jì)思想的產(chǎn)生

10.2.2 微程序控制單元框圖及工作原理

10.2.3 微指令的編碼方式

10.2.4 微指令序列地址的形成

10.2.5 微指令格式

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí)微程序設(shè)計(jì)思想,使學(xué)生掌握微指令的編碼方式,理解微指令序列地址的形成,熟悉微指令格式。

重點(diǎn):微程序設(shè)計(jì)思想。

難點(diǎn):掌握微指令的編碼方式,理解微指令序列地址的形成,熟悉微指令格式。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)例演示,例10.4、10.510.6。

講授學(xué)時(shí):3學(xué)時(shí)

課后習(xí)題:10.15

(九) 實(shí)驗(yàn)部分

主要知識(shí)點(diǎn):

實(shí)驗(yàn)一 熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)二 位機(jī)的加減、邏輯運(yùn)算

實(shí)驗(yàn)三 位機(jī)的移位運(yùn)算、標(biāo)志控制

實(shí)驗(yàn)四 仿真實(shí)現(xiàn)基本運(yùn)算器

實(shí)驗(yàn)五 準(zhǔn)雙向I/O口實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)六 地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)

實(shí)驗(yàn)七 存儲(chǔ)器讀寫(xiě)

實(shí)驗(yàn)八 指令總線(xiàn)運(yùn)用

教學(xué)要求:通過(guò)課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生熟悉硬件實(shí)驗(yàn)箱的基本構(gòu)成和簡(jiǎn)單操作,并用實(shí)際的實(shí)驗(yàn)箱完成簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、移位運(yùn)算、標(biāo)志控制等基本操作,并理解基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)原理和構(gòu)成,學(xué)會(huì)使用一種仿真軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)基本部件的設(shè)計(jì)。

重點(diǎn): 16位機(jī)的基本結(jié)構(gòu),實(shí)驗(yàn)箱具體操作。

難點(diǎn):動(dòng)手實(shí)踐。

采用的教學(xué)方法:知識(shí)點(diǎn)講解、現(xiàn)場(chǎng)演示、動(dòng)手實(shí)踐。

實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí):14學(xué)時(shí)

綜合實(shí)驗(yàn):2學(xué)時(shí)

(十)期中考試、期末復(fù)習(xí)、答疑

教學(xué)內(nèi)容:隨堂復(fù)習(xí)各章知識(shí)點(diǎn),針對(duì)學(xué)生疑問(wèn)答疑,實(shí)驗(yàn)課上對(duì)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行檢查。

答疑學(xué)時(shí):1學(xué)時(shí) (算作習(xí)題學(xué)時(shí))

期中考試:2學(xué)時(shí)(算作習(xí)題課時(shí))

布置時(shí)間:根據(jù)教學(xué)進(jìn)度,可在講解第10次課時(shí)布置綜合實(shí)驗(yàn),指導(dǎo)學(xué)生課下實(shí)踐,在第16、17次課驗(yàn)收綜合實(shí)驗(yàn)。

三、課程的預(yù)期學(xué)習(xí)成果

在本門(mén)課程結(jié)束時(shí),學(xué)生應(yīng)該能夠:

1、對(duì)計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能部件、功能特征、性能以及交互方式全面掌握;

2、從計(jì)算機(jī)的組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)角度,完整說(shuō)明計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程;

3、提高資料查找、閱讀和辨析能力;

4、學(xué)會(huì)相關(guān)模擬仿真軟件的操作;

5、學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單單機(jī)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)能力;

6、提高團(tuán)隊(duì)合作能力。

四、課程要求

(一)出勤與作業(yè)

學(xué)生應(yīng)積極參與課堂教學(xué)并完成相關(guān)的作業(yè)、討論與實(shí)驗(yàn)要求內(nèi)容。

(二)閱讀資料

學(xué)生應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行課前預(yù)習(xí),閱讀教材和指定參考書(shū)及重要的參考文獻(xiàn)。

(三)課堂展示、課堂實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1)理論課程,可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及具體時(shí)間安排小組討論;

2)實(shí)驗(yàn)課程要求根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程及效果演示。

(四)課外實(shí)踐

本課程是理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的課程,安排24課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí);為配合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的進(jìn)行,學(xué)生需要熟悉硬件實(shí)驗(yàn)箱的使用,并學(xué)會(huì)配套軟件和仿真軟件的操作方法,這些將作為課外實(shí)踐內(nèi)容。

(五)期中考與期末考

課程中隨機(jī)問(wèn)答,采用小組討論和演繹的方式來(lái)記錄平時(shí)成績(jī),并集中安排閉卷方式的期中考試。期末閉卷考試。

(六)學(xué)術(shù)誠(chéng)信

按中山大學(xué)南方學(xué)院相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

(七)剽竊的定義以及相應(yīng)的懲罰

剽竊是嚴(yán)重違反學(xué)校規(guī)章制度的行為。一經(jīng)發(fā)現(xiàn),將上報(bào)相關(guān)部門(mén),并受到包括開(kāi)除學(xué)籍在內(nèi)的嚴(yán)厲處罰。

五、課程資料

(一)教科書(shū)-必讀

《計(jì)算機(jī)組成原理》(第二版),唐朔飛,高等教育出版社,20081

《計(jì)算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答》(第2版),唐朔飛,高等教育出版社,20127

(二)教科書(shū)-強(qiáng)烈推薦

《計(jì)算機(jī)組成原理》,蔣本珊主編,清華大學(xué)出版社,20089月第二版.

《計(jì)算機(jī)組成原理》,秦磊華 吳非 莫正坤,清華大學(xué)出版社,2011

《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》(美)努爾,(美)勞伯 著,黃河 等譯,機(jī)械工業(yè)出版社20068

《計(jì)算機(jī)組成原理》,羅克露主編,電子工業(yè)出版社,20102月第二版.

(三)文章-必讀

近年《計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)》、《計(jì)算機(jī)應(yīng)用》、《計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展》等雜志刊登的文章。

(四)文章-強(qiáng)烈推薦

http://bbs.diannaodian.com/

http://www.xtzj.com/

(五)其他參考資料

《計(jì)算機(jī)組成原理》,白中英,科學(xué)出版社,2008年。

http://www.cskaoyan.com/thread-58479-1-1.html(課程視頻下載地址)

http://zcyl.ayit.edu.cn/kcwz/zxcs.htm(課程學(xué)習(xí)效果測(cè)試地址)

六、教學(xué)活動(dòng)以及對(duì)于預(yù)期學(xué)習(xí)成果的評(píng)估

(一)教學(xué)活動(dòng):

1、個(gè)人預(yù)習(xí)

2、課堂講授

3、課堂問(wèn)答

4、習(xí)題講解

5、課堂實(shí)驗(yàn)

6、課后實(shí)踐

7、期中考試

8、期末考試和實(shí)驗(yàn)考查

(二)對(duì)預(yù)期學(xué)習(xí)成果的考察

預(yù)期學(xué)習(xí)成果

教學(xué)活動(dòng)

學(xué)習(xí)成果考察內(nèi)容:作業(yè)/課程實(shí)驗(yàn)

1、掌握計(jì)算機(jī)的基本組成

1, 2, 3, 5, 6,7,8

練習(xí):P19

作業(yè):P191.5、1.11

2、熟悉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線(xiàn)分類(lèi)、結(jié)構(gòu)

1,2,3,4,5,6,7,8

練習(xí):P66

實(shí)驗(yàn):7、9、10

3、掌握存儲(chǔ)器的構(gòu)成及工作原理、地址映射關(guān)系及替換策略

1,2,3,4,5,6,7,8

練習(xí):P150-153

作業(yè):P1504.11、4.154.16、4.184.28、4.324.38、4.42

實(shí)驗(yàn):8、10

4、熟悉I/O設(shè)備與I/O接口、I/O的控制方式

1, 2, 3,4, 5, 6,8

練習(xí):P212

實(shí)驗(yàn):6、10

5、掌握數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示,并會(huì)進(jìn)行定點(diǎn)運(yùn)算

1, 2, 3,4, 5,6,8

練習(xí):P290

作業(yè):P2906.4、6.146.19、6.20、6.26

實(shí)驗(yàn):2、3、5、10

6、熟悉指令系統(tǒng)的格式,并掌握操作數(shù)的尋址方式

1, 2, 3,4,5, 6,8

練習(xí):P335

作業(yè):P3357.6、7.16

七、評(píng)估的程序和方法

(一)評(píng)分體系

1、平時(shí)成績(jī):50%

(1)出勤率課堂參與:10%

(2) 課堂實(shí)驗(yàn)和課后作業(yè)10%

(3):實(shí)驗(yàn)考查20%

(4):期中考試10%

2、考試成績(jī):50%

期末考試:50%

(二)考核內(nèi)容及要求

筆試部分:

(1) 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)基本知識(shí)和實(shí)現(xiàn)硬件部件的基本技術(shù)(核心能力1.12.1);

(2) 能夠根據(jù)實(shí)際需求,利用計(jì)算機(jī)基本技術(shù)、方法解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題(核心能力2.1)。

實(shí)驗(yàn)部分:

(1) 使用實(shí)驗(yàn)室環(huán)境及仿真軟件設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(核心能力2.1、2.2);

(2) 能夠根據(jù)課程要求,通過(guò)文字、圖、表的形式撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,并進(jìn)行分析與總結(jié)(核心能力6.1、6.2);

(3) 能夠按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求,通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作,按時(shí)完成,并培養(yǎng)良好的職業(yè)習(xí)慣(核心能力4.1、7.1)。

八、教學(xué)進(jìn)度與學(xué)時(shí)分配表

周次

課程要點(diǎn)

理論學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

習(xí)題學(xué)時(shí)

1

1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.2 計(jì)算機(jī)的基本組

1.3 計(jì)算機(jī)硬件的主要技術(shù)指標(biāo)

3



2

3 系統(tǒng)總線(xiàn):

3.1 總線(xiàn)的基本概念

3.2 總線(xiàn)的分布

3.3 總線(xiàn)特性及性能指標(biāo)

3.4 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

3.5 總線(xiàn)控制

3



3

4 存儲(chǔ)器

4.1.1 存儲(chǔ)器的分類(lèi)

4.1.2 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

4.2 主存儲(chǔ)器(芯片介紹、刷新、動(dòng)態(tài)RAM與靜態(tài)RAM比較)

2


1

4

4.2.5 存儲(chǔ)器與CPU的連接

4.2.6 主存儲(chǔ)器的校驗(yàn)

4.2.7 提高訪(fǎng)存速度的措施

2


1

5

4.3 高速緩存的提出(Cache的工作原理和結(jié)構(gòu))

4.3.2 Cache-主存地址映射

4.3.3 替換策略

2


1

6

4.4 輔助存儲(chǔ)器的類(lèi)別

4.4.3 磁盤(pán)記錄方式

4.4.6 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼

4.4.7 光盤(pán)存儲(chǔ)器(2.光盤(pán)的存取原理)

2


1

7

5 輸入輸出系統(tǒng)

5.1.1 輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況

5.1.2 I/O系統(tǒng)的基本組成

5.1.3 I/O 與主機(jī)的聯(lián)系方式

5.3 5.4 5.55.6 I/O 接口

3



8

習(xí)題課時(shí):

期中考試

理論學(xué)時(shí):

6 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法

6.1 無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)

1


2

9

6.2 數(shù)的定點(diǎn)和浮點(diǎn)表示

6.3定點(diǎn)數(shù)的加減乘法和邏輯運(yùn)算

2


1

10

理論課時(shí):

6.4浮點(diǎn)數(shù)四則運(yùn)算

6.5.1 ALU電路

實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí):

實(shí)驗(yàn)一

1

2


11

理論學(xué)時(shí):

7 指令系統(tǒng)

7.1 機(jī)器指令

7.2 操作數(shù)類(lèi)型和操作類(lèi)型

實(shí)驗(yàn)課時(shí):

實(shí)驗(yàn)二

1

2


12

理論學(xué)時(shí):

7.3尋址方式

7.4.3指令格式設(shè)計(jì)舉例

實(shí)驗(yàn)課時(shí):

實(shí)驗(yàn)三

1

2


13

理論學(xué)時(shí):

7.5 RISC技術(shù)(簡(jiǎn)要介紹)

8 CPU的結(jié)構(gòu)和功能

8.1 CPU的結(jié)構(gòu)

8.2 指令周期

3



14

理論學(xué)時(shí):

8.4 中斷系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)課時(shí):

實(shí)驗(yàn)四

1

2


15

理論學(xué)時(shí):

10 控制單元的設(shè)計(jì)

10.2 微程序設(shè)計(jì)

10.2.1 微程序設(shè)計(jì)思想的產(chǎn)生

實(shí)驗(yàn)課時(shí):

實(shí)驗(yàn)五

1

2


16

理論學(xué)時(shí):

10.2.2 微程序控制單元框圖及工作原理

10.2.3 微指令的編碼方式

實(shí)驗(yàn)課時(shí):

實(shí)驗(yàn)六

1

2


17

理論學(xué)時(shí):

10.2.4 微指令序列地址的形成

10.2.5 微指令格式

實(shí)驗(yàn)課時(shí):

實(shí)驗(yàn)七

1

2


18

習(xí)題課時(shí):

復(fù)習(xí)、答疑

實(shí)驗(yàn)課時(shí):

綜合實(shí)驗(yàn)


2

1

19

考試周




20

考試周




總學(xué)時(shí)

30

16

8


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