1、计算机组成原理课件第教案计算机学院(计算机科学系)教 案2013 2014 学年第 2 学期课 程 名 称计算机组成原理授课班级软件121、122主讲教师使用教材白中英编著.计算机组成原理 教 案（首页）课程名称计算机组成原理课程编号DB0801094总学时74理论 62 学时实验 12 学时课程类别必修课（ ） 选修课（ ）任课教师职称副教授授课对象软件121、122 共 2 个班教 材参考资料白中英著. 计算机组成原理王爱英著.计算机组成与结构教学方法教学手段理论与实践相结合，注重内容间的联系，突出重点；加强基本理论和技能，精选案例进行教学，采用启发引导方式与学生沟通。电子课件+多媒体考核
2、方式闭卷考试考试成绩(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诺依曼思想难
3、 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、冯诺依曼思想作 业习题一 2、3、9、10主要教学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汇编语言层操作系统层指令系统层微程序设计层5层3层2层1层图1-.1 计算机系统层次结构示意图4层冯诺依曼思想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教学目标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。
4、 计算机组成原理 课程教案授课题目计算机中数据的表示数值数据的定点表示授课类型理论课教学目标掌握数值数据的定点表示法重 点机器数（原码、反码、补码、移码）与真值尾数与阶码难 点各种机器数表示数范围分析教学过程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、浮点表示法作 业主要教学内容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D15 D14 D0尾数/数值位隐含的小数点符号位D15 D14 D0尾数/数值位隐含的小数点符号位（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
5、教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第二章 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、校验码授课类型理论课教学目标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重 点数据的浮点表示法和IEEE754标准、奇偶校验难 点浮点数的规格化和IEEE754标准教学过程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、校验码作 业习题二 3、5、6、8、10、25、26主要教学内容1、数据的浮点表示法（1）尾数与阶码和数的真值（2）IEEE75
6、4标准x = （-1）S 2E-127 1.M2、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校验码补码原码反码移码定点数浮点数阶码尾数数值数据非数值数据ASC与字符串BCD码与十进制数串数据校验码奇偶校验码海明校验码循环冗余校验码数据计算机处理对象教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目运算方法与运算器定点数的运算与实现授课类型理论课教学目标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重 点变形补码的加减运算串行
7、进位和并行进位加法器设计难 点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教学过程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位并行进位加法器作 业主要教学内容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位并行进位加法器教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第三章 运算方法与运算器定点数的乘法授课类型理论课教学目标掌握各种定点数的乘法运算与实现重 点定点数的原码/补码一位乘与实现定点数的并行乘运算与实现
8、难 点定点数的原码/补码一位乘法2、定点数的并行乘运算教学过程1、补码的性质2、补码的一位乘法3、补码的二位乘法4、并行乘法作 业主要教学内容1、补码的性质（1）补码的移位（2）补码与真值关系2、补码的一位乘法（1）布斯递推公式与算法（2）补码的一位乘具体实现3、补码的二位乘法4、并行乘法（1）无符号数阵列乘法器（2）带符号数阵列乘法器教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第三章 运算方法与运算器定点数的除法与逻辑运算授课类型理论课教学目标掌握定点数的除法和逻辑运算重 点定点数的除法、逻辑运算难 点原码的恢复余数法
9、和补码的加减交替法教学过程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作 业主要教学内容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（1）可控的加/减单元（CAS）（2）不恢复余数的阵列除法器4、逻辑运算和移位操作教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第三章 运算方法与运算器定点运算器授课类型理论课教学目标掌握ALU思想和74181ALU重 点74181ALU难 点一位ALU四位74181ALU教学过程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作
10、业主要教学内容1、一位算术逻辑单元2、四位算术逻辑单元（74181ALU）3、两级先行进位的ALU（1）74182CLA（2）16位/32位ALU4、定点运算器教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第三章 运算方法与运算器浮点运算器授课类型理论课教学目标掌握浮点数的运算和浮点运算器重 点浮点数的加减运算难 点浮点数的加减运算教学过程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、浮点运算器作 业习题三 1、4、10、21、23主要教学内容1、定点运算器的基本结构2、浮点数的加减运算对阶、尾
11、数加减、规格化、舍入处理、溢出判别3、浮点数的乘法和除法运算4、浮点运算器运算器定点运算器浮点运算器定点数算术运算与实现逻辑运算与移位算术逻辑单元ALU浮点数算术运算浮点运算器组成定点数加减运算定点数乘运算定点数除运算溢出判别法浮点数加减运算浮点数乘除运算原码一位/二位乘法补码一位/二位乘法阵列乘法器加减交替除法恢复余数除法单符号判别法双符号判别法进位判别法教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目存储器系统存储器概述和半导体存储芯片授课类型理论课教学目标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重 点静态
12、/动态存储元件存储器芯片结构难 点存储器芯片内部结构动态存储器的刷新教学过程1、存储器系统的结构2、存储器分类3、存储元电路4、存储器芯片作 业主要教学内容1、存储器系统的结构2、存储器分类3、存储元电路静态存储元、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、存储器芯片实例教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第四章 存储器系统半导体存储器扩展技术授课类型理论课教学目标熟悉常用存储器芯片掌握半导体存储器扩展技术重 点半导体存储器扩展技术难 点半导体存储器扩展技术的应用教学过
13、程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、并行存储器作 业主要教学内容1、常用存储器芯片2、存储器的扩展技术（1）位扩展（2）字扩展（3）字位扩展3、存储器扩展技术的应用4、并行存储器（1）多体顺序并行存储器（2）多体交叉并行存储器教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第四章 存储器系统高速缓冲存储器授课类型理论课教学目标了解Cache基本原理掌握Cache地址映射重 点Cache地址映射难 点Cache地址映射教学过程1、Cache基本原理2、Cache地址映射3、Cache的读写策略作
14、 业主要教学内容1、Cache基本原理2、Cache地址映射（1）全相联映射（2）直接映像（3）组相联映射3、Cache的读写策略教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第四章 存储器系统虚拟存储器授课类型理论课教学目标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重 点虚拟存储器、虚拟地址等概念地址变换难 点虚拟存储器、虚拟地址等概念地址变换教学过程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、段页式虚拟存储器作 业习题四 1、2、6、9、12主要教学内容1、虚拟存储器概述（1）基本概念（2）虚拟
15、存储器的管理方式2、三种结构的虚拟存储器存储器半导体存储器(主存)高速缓冲存储器(Cache)虚拟存储器(辅存)存储元存储器芯 片主存扩展方 法动态存储元只读存储元芯片组成与结构静态存储器芯片(SRAM)动态存储器芯片(DRAM)只读存储器芯片(ROM)位扩展法字扩展法字位扩展法局部性原理映射方式替换与写策略管理方式地址变换直接映射全相联映射组相联映射段式虚拟存储器页式虚拟存储器段页式虚拟存储器教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第五章 指令系统操作码的编码授课类型理论课教学目标了解指令的格式熟悉有关指令系统的概
16、念掌握操作码的编码技术重 点指令的格式、CISC、RISC操作码的编码技术难 点操作码的编码技术教学过程1、指令与指令系统2、机器指令的格式3、操作码的编码方法作 业主要教学内容1、指令与指令系统2、机器指令的格式零地址指令、单地址指令、双地址指令、三地址指令3、操作码的编码方法定长编码变长编码操作码扩展技术Huffman编码法扩展编码法教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第五章 指令系统指令的寻址方式授课类型理论课教学目标熟悉寻址方式概念掌握寻址方式重 点寻址方式难 点寻址方式教学过程1、指令寻址方式2、操作数
17、寻址方式作 业主要教学内容1、指令寻址方式顺序寻址方式、跳转寻址方式2、操作数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教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第五章 指令系统CISC、RISC授课类型理论课教学目标了解复杂指令系统和精简指令系统重 点复杂指令系统和精简指令系统难 点复杂指令系统和精简指令系统的特点教学过程1、复杂指令系统2、8086CPU指令系统3、精简指令系统4、SPARC机指令系统作 业习题五 2、4、9、10、13主要教学内容1、复杂指令系统2
18、、8086CPU指令系统3、精简指令系统4、SPARC机指令系统教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第六章 控制器微处理器概述与控制器的时序系统授课类型理论课教学目标了解微处理器功能、组成与结构熟悉控制器的时序系统重 点微处理器功能、组成与结构难 点控制器的时序系统教学过程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、时序信号发生器作 业主要教学内容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
19、、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、控制方式教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第六章 控制器指令周期流程授课类型理论课教学目标掌握指令周期、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重 点基本概念和指令周期分析难 点指令周期流程图画法教学过程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、指令周期流程作 业主要教学内容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CLA指令周期
20、ADD指令周期STA指令周期JMP指令周期NOP指令周期4、指令周期流程教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第六章 控制器微程序控制器授课类型理论课教学目标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重 点微程序控制器组成和微程序控制器的设计难 点微程序设计教学过程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、微程序设计举例作 业主要教学内容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、微程序设计基础水平型微指令的格式微命令编码直接表示法、编码表
21、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4、微程序设计举例教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第六章 控制器组合逻辑控制器和门阵列控制器授课类型理论课教学目标熟悉组合逻辑控制器和门阵列控制器重 点组合逻辑控制器和门阵列控制器难 点组合逻辑控制器和门阵列控制器教学过程1、组合逻辑控制器2、门阵列控制器3、8086CPU4、Pentium微处理器作 业主要教学内容1、组合逻辑控制器2、门阵列控制器3、8086CPU4、Pentium微处理器教学小结学生学习情况教学目标完成
22、情况学生掌握情况备注：填写内容一律用仿宋体小四号字。 计算机组成原理 课程教案授课题目第六章 控制器流水线技术授课类型理论课教学目标了解指令的执行方式熟悉流水线时空图和相关问题重 点流水线的技术指标流水线时空图难 点流水线时空图和相关问题教学过程1、指令执行方式2、线性流水线3、流水线中的相关问题4、多媒体技术作 业习题六 2、5、8、10、15、21主要教学内容1、指令执行方式2、线性流水线线性流水线时空图、线性流水线主要技术指标3、流水线中的相关问题资源相关、数据相关、控制相关4、MMX技术教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理
23、 课程教案授课题目输入输出与中断输入输出接口授课类型理论课教学目标了解有关接口基本知识熟悉接口组成与工作原理重 点接口组成与结构难 点接口组成与结构教学过程1、接口概述2、接口的组成与结构3、端口与编址方式4、端口寻址输入设备作 业主要教学内容1、接口概述2、接口的组成与结构3、端口与编址方式（1）固定地址（2）可变地址4、端口寻址输入设备（1）直接寻址（2）间接寻址教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第七章 输入输出与中断输入输出设备授课类型理论课教学目标了解常用的输入输出设备重 点输入输出设备组成与工作原理难
24、 点时序教学过程1、输入输出设备概述2、输入设备3、输出设备4、存储设备作 业主要教学内容1、输入输出设备概述2、输入设备3、输出设备（1）显示设备（2）打印设备4、存储设备（1）硬盘（2）光盘教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第七章 输入输出与中断输入输出方式授课类型理论课教学目标了解数据传输过程掌握数据的输入输出方式重 点数据的输入输出方式难 点中断与DMA教学过程1、数据传输过程2、数据的输入输出方式作 业主要教学内容1、数据传输过程2、数据的输入输出方式（1）查询方式（2）中断方式（3）DMA方式（4）
25、处理机方式教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理 课程教案授课题目第八章 互联网络授课类型理论课教学目标了解互联网络特性与性能参数熟悉静态、动态互联网络重 点静态、动态互联网络难 点网络结构教学过程1、互联网概念2、互联网特性与性能参数3、静态互联网络4、动态互联网络作 业主要教学内容1、互联网概念2、互联网特性与性能参数3、静态互联网络4、动态互联网络教学小结学生学习情况教学目标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。 计算机组成原理实验 课程教案实验题目实验一 COP2000认识实验授课类型实验课实验目的1 熟悉
26、COP2000实验箱组成及工作方式。2 掌握实验教学软件的使用。实验要求1 预习并总结组成原理的组成。2 注意工作软硬件环境。3 观察实验箱各部件。4 熟悉教学软件。实验内容1 学习实验仪的硬件检测步骤2 学习并了解实验仪开关、指示灯、按键的使用方法3 学习实验仪与微机的连接及使用方法4寄存器读写实验5 学习软件的使用方法实验报告要求1严格按照实验报告规范要求2实验原理图3记录实验数据4分析数据备注：填写内容一律用仿宋体小四号字。 计算机组成原理实验 课程教案实验题目实验二 COP2000运算器实验授课类型实验课实验目的1 了解运算方法和运算器的组成2 掌握行波进位加法器设计方法。3 讨论并行
27、进位加法器实验要求1 74LS181、74LS182级联方法和运算种类。2 认识乘法阵列乘法器。3 COP2000实验箱的算术逻辑单元。实验内容1 设计十六位行波进位加法器（用全加器）。2 用74LS181、74LS182实现十六位运算器。3 运算器实现算术运算验证。实验报告要求1严格按照实验报告规范要求2实验原理图3记录实验数据4分析数据备注：填写内容一律用仿宋体小四号字。 计算机组成原理实验 课程教案实验题目实验三 COP2000存储器实验授课类型实验课实验目的1 了解存储器芯片内部结构和访问时序。2 掌握存储器扩展技术。3 熟悉动态存储器刷新方式。实验要求1 存储器芯片。2 静态和动态存
28、储器扩充方法。3 COP2000实验箱存储器EM。实验内容1 合理选择存储器芯片。 2 扩展4KB SRAM和2K ROM，要求地址空间与EM不重叠。3 实现存储器的读和写。实验报告要求1严格按照实验报告规范要求2实验原理图3记录实验数据4分析数据备注：填写内容一律用仿宋体小四号字。 计算机组成原理实验 课程教案实验题目实验四 COP2000控制器实验授课类型实验课实验目的1 熟悉微程序控制器的组成原理。2 掌握中断技术。实验要求1 实验仪的软件环境。2 中断。实验内容1 微程序控制器的组成2 实现对程序控制器、微程序控制器等读写3 中断实验实验报告要求1严格按照实验报告规范要求2实验原理图3记录实验数据4分析数据备注：填写内容一律用仿宋体小四号字。 计算机组成原理实验 课程教案实验题目实验五 微程序设计实验授课类型实验课实验目的1 了解微指令的格式2 掌握微程序的设计方法。3 掌握微程序写入控存的方法实验要求1 设计一条机器指令2 划出该指令的流程图3 设计该指令的微程序4 将微程序写入控存实验内容1 传送、运算、转移等一条机器指令2 指令的寻址方式不限3 设计该指令的微程序4 将微程序写入控存实验报告要求1严格按照实验报告规范要求2实验原理图3记录实验数据4分析数据备注：填写内容一律用仿宋体小四号字。
