2017年上海事业单位考试《计算机组成原理》电子教案

1 《计算机组成原理》《计算机组成原理》电子电子教案教案 课程名称： 计算机组成原理 适用专业： 计算机科学与技术 网络项目 课程总学时：80 学时 编写时间： 2006 年 9 月 2 本课程是计算机专业本科生的核心课程，是主干必修课。课程以探讨 原理为主，讲述计算机平台以及各用途配件的工作原理以及逻辑实现，计 算机系统以及各用途配件的设计原理及其并行处理技术。设置这一课程的 目的是让学生把握计算机的基本工作原理，掌握计算机各主要组件的软件 结构、相互联系和作用，掌握计算机平台的设计原理并且软软件的界面， 从而对整个计算机平台有完整的知道，为计算机专业的后继课程的学习打 下基础。 一、一、 本课程得主要内容本课程得主要内容 1、 计算机系统概论 2、 运算方式和运算器运算步骤和运算器 3、存储器 4、计算机指令系统 5、控制器 6、总线系统 7、外围设备 8、输入、输出平台 二、本课程课堂重点与难点二、本课程课堂重点与难点 重点：信息编码跟数据表示 控制器 存储平台 输入输出系统 三三、教材选用、教材选用 《计算机组成原理》白中英.科学出版社， 四、参考教材：四、参考读本： 主要参考书：主要参考书： 1、 李亚明.《计算机组成与系统结构》.清华大学出版社.2001 3 2、王爱英.《计算机组成与结构》.清华大学出版社.1998 3、江义鹏.《计算机组成原理》.人民邮电出版社.1998 4、胡越明.《计算机构成和平台结构》.上海科学技术文献出版社.1999 五、教学手段：五、教学方法：多媒体课件多媒体课件+ +版书版书 六、课程内容跟学时分配六、课程内容跟学时分配 （整体安排按信息表示、信息处理、信息输出模式。

） 1 1、、 计算机系统概论计算机系统概论 教学内容教学内容： 1、计算机平台的基本组成 2、计算机平台的层次结构 3、计算机平台结构、组成以及推动 4、计算机的性能评价 5、计算机发展简史 6、计算机的应用 基本规定基本要求： 通过本章的学习， 要求知道整个计算机平台由硬件跟工具两部份组成， 其中硬件部分包含运算器、控制器、存储器、输入输出设备等五大功能部 件组成。 通过总线相互连成一个完整的硬件平台； 软件部分包含系统软件、 应用工具两大部分。通过对计算机层次结构的知道，明确计算机组成原理 课程的任务跟目的。了解计算机中的一些基本概念，包括性能指标、计算 机发展简史以及计算机的应用。 教学重点教学重点： 1、计算机平台的基本组成 2、计算机平台的层次结构 3、计算机平台结构、组成以及推动 教学难点教学难点：计算机平台的层次结构、系统构架、组成及其实现的关系。明 确计算机构成原理课程的任务跟目的。 其它： 4、计算机的性能评价（字长、容量、速度、时间、MIPS） 5、计算机演进简史（ENIAC、冯氏计算机、其它自学） 6、计算机的应用（科学计算与数据处理的差别） 4 2 2、逻辑电路设计基础（复习及提升）、逻辑电路设计基础（复习及提升） 教学内容：教学内容： 1、组合逻辑电路 布尔代数基本定理，逻辑门，卡诺图 2、计算机中常见的组合逻辑电路 一位加法器，译码器，编码器，多路选择器，移位器 3、时序逻辑电路 D 锁存器，D 触发器，寄存器，移位寄存器 4、时序逻辑电路设计 有限状态机，七段显示十进制数双向计数器设计 5、可编程序逻辑阵列（器件）简介 PLA，PLD 教学重点教学重点：与门、或门、异或门、译码器、D 锁存器、寄存器、有限状态 机的应用 教学难点教学难点：译码器、有限状态机 3 3、、 信息编码跟数据表示信息编码和数据表示 教学内容：教学内容：1、进位计数制以及相转换 十进制，二进制，八进制，十六进制 2、数值数据和非数值数据的表示方式 数值数据 定点数----原反补移 浮点数-----IEEE754 BCD 码 非数值数据 ASCII、汉字 基本要求：基本规定： 通过本章内容的学习，要求掌握二进制数据编码的方式，掌握数值 数据和非数值据的表示方式。

教学重点：教学重点：原补机器表示，浮点数 4 4、计算机算法和算法逻辑实现、计算机算法和算法逻辑实现 主要内容：主要内容： 1、定点数加减法运算及电路实现 补码的加减法运算， 全加器， 溢出， 快速乘法运算 （进位链） ， 74181ALU 2、定点数乘除运算和电路实现 原码、补码，布斯算法，原码恢复余数、不恢复余数 3、快速乘除法运算科技和电路实现 5 布斯高基乘法， 进位保存加法以及构成的乘法器，阵列乘法器， 阵列除法器 4、浮点数四则运算或者实现 加减乘除 基本要求：基本规定： 通过本章内容的学习，要求掌握计算机算法。加减乘除运算方式和运 算器的构成，能按流程进行原码和数组的加减乘除四则运算，能够按流程 进行浮点数的四则运算。 教学重点：教学重点： 1、定点数加减法运算及电路实现 2、定点数乘除运算和电路实现 3、快速乘除法运算科技和电路实现 教学难点：教学难点：原码、补码，布斯算法，原码恢复余数、不恢复余数 布 斯 高 基乘法 5 5、存储器、存储器 主要内容：主要内容：1、存储器概述 外部特征，性能参数，层次结构 2、静态存储器和动态存储器存储单元构成 一位存储单元及传输阵列，多端口 SRAM，读写时序 3、 半导体 ROM 存储器 MROM，PROM，EPROM，EEPROM，FLASH 4、存储器芯片构成及其存储器主要科技指标 5、存储器扩展技术 位、字、字位扩展 6、数据校验码 奇偶校验，海明码，CRC 码 基本要求：基本规定： 通过本章的学习，要求掌握存储器芯片的类别和各主要存储器芯片的 工作原理；掌握扩展存储器容量的技术，能够用给定的存储器芯片按要求 设计主存，从而深刻理解存储器的构成原理；掌握数据校验码。

教学重点：教学重点： 外部特征，性能参数，存储器芯片构成及其存储器主要科技指标 6 存储器扩展技术;技术指标，位、字、字位扩展，海明码，CRC 码 6 6、计算机指令组成和寻址模式、计算机指令组成跟寻址模式 主要内容：主要内容：1、指令系统概述 2、指令组成与指令编码 操作码、地址码 定长指令和不定长指令格式，定长操作码，操作码扩展技术 3、操作数存储及寻址模式 操作数类型，边界对齐，大数端、小数端，常见的寻址模式以 及范例 4、指令系统 指令种类，五类基本指令，RISC 技术 基本要求：基本规定： 通过本章的学习， 要求掌握指令中包括的各类信息， 数据在存储器中的 存放，了解常用指令并且指令格式，深入理解常用的寻址方式及其功能。 了解常用指令的特点跟功能。了解 CISC 和 RISC 系统的概念跟特点。 教学重点教学重点：1、指令组成与指令编码 2、操作数存储及寻址模式 教学难点：教学难点：寻址模式 7 7、处理机设计、处理机设计 1、处理机的基本组成 单总线、专用通路结构模型 2、指令的执行过程 运算指令，访存指令，控制指令 3、 ALU、寄存器堆的设计 4 、处理机的数据模式 取指令电路，算术逻辑操作电路，存储器访问电路，转移控制电路， 总体数据模式 5、单周期处理机的控制组件设计 控制信号定义， 处理机执行指令的流程 （ALU 指令， 存储器访问指令， 转移指令） 控制讯号的形成，单周期处理机的特点 6、多周期处理机的控制组件设计 多周期处理机的总体电路，处理机执行指令的 5 个周期，状态转移7 图及状况转移表，输出控制表，性能 7、硬布线控制器的组成及时序 8、微程序控制器 微程序控制器基本概念 微程序控制器的机理及电路，增量形式，断定方式，多周期处理机 微程序控制器实现，微程序设计科技 9、异常事件处理 基本规定：基本要求： 通过本章的学习，要求掌握 CPU 的功能跟构成方式，掌握控制器的控 制形式，掌握硬布线控制器和微程序控制器的工作原理和设计方式，深入 理解计算机中一条机器指令的完整执行过程。

要求掌握计算机中指令的执 行过程，各组件的工作过程，控制器的机理及其控制信号是怎样形成，建 立计算机软件构架的完整概念。 教学重点：教学重点：1、指令的执行过程 2、处理机的数据模式 3、控制组件设计 4、硬布线控制器的组成及时序 5、微程序控制器 教学难点：教学难点：数据模式、时序、微程序控制器 8 8、流水线处理机、流水线处理机 1、流水线处理机的基本概念 2、流水线处理机的数据模式 流水线级，流水线各级的操作 3、流水线处理机的控制 运算指令，访存指令，转移控制指令，流水线各级信号的形成计算机原理教案下载， 时序图，时空图 4、流水线处理机的相关 结构相关，数据相关计算机原理教案下载，转移相关 基本规定：基本要求： 通过本章的学习， 要求掌握流水线处理机的数据模式， 建立指令流水 线中指令如何重叠执行跟流动，了解流水线工作机理及其相关难题。 教学重点：教学重点：1、流水线处理机的数据模式 2、流水线处理机的控制 8 教学难点：教学难点：流水线各级的操作，流水线各级信号的形成，时序图，时空图 9 9、存储平台、存储系统 教学内容：教学内容：1、 存储器层次概览 存储器层次结构以及工作原理，CACHE 和虚拟存储器的性 能 2、CACHE 结构设计 直接、全相联、组相联，地址映象，地址变换 3、CACHE 的替换策略 RAND、FIFO、LRU 4、CACHE 的写策略 写透，写回 5、虚拟存储器及其管理 分段管理，分页管理，段页式管理，多级页表，TLB 基本规定：基本要求： 理解存储器的构成原理；掌握 Cache 和虚拟存储器的组成原理及其工 作原理，能够探讨 Cache 和虚拟存储器的命中情况。

通过对命中情况的分 析，加深对 Cache 和虚拟存储器工作机理的理解跟认识。 教学重点：工作原理，性能，地址映象，地址变换，FIFO、LRU，分页管理 教学难点：教学难点：地址映象，地址变换，多级页表，TLB 1010、输入输出设备、输入输出设备 教学内容：教学内容：1、概述 分类 信息交换代码和传送格式 I/O 设备的层次 2、输入设备 键盘，鼠标 3、输入仪器 显示器，打印机 4、存储设施 硬盘，光盘传输设备 基本要求：基本规定：理解输入输出设备的工作原理总线的基本概念； 教学重点：教学重点：分类 信息交换代码和传送格式 I/O 设备的层次 教学难点教学难点： 1111、、 输入输出平台输入输出系统 1、概述 主机与外围设备的联接方式及组织管理 总线类型与标准 2、总线操作与时序 总线的基本概念 分类，信息存储方法，通信 同步模式 9 3、总线控制 链式查询方法，计数器定时查询模式，独立请求方 式 4、输入输出接口 功能和分类 串行总线接口，并行总线接口 5、程序查询方法 6、中断模式 7、DMA 传送模式 基本规定：基本要求： 通过本章的学习，要求掌握计算机输入输出平台的基本用途跟工作原 理，理解 CPU 与外围设备的交换数据的方式；掌握数据存储的控制方法、 中断的概念、DMA 以及输入输出通道的机理；掌握各类输入输出方式的特 点，分析跟设计中断判优电路。

掌握串行并行同步异步工作原理。 教学重点：教学重点： 1、总线操作与时序 信息存储方法，通信同步模式 2、输入输出接口 3、程序查询方法、中断模式、DMA 传送方法 教学难点：教学难点：串行并行同步异步、中断模式 说明：本教案充分考量以下状况安排教学内容 1、学生情况 2、本专业的课程设定状况 3、本课程实验、实践教学 4、前期和后期课程的关系 5、计算机发展科技 6、本课程的学时数 7、本课程的课堂部分内容能按照详细状况进行一定增删