【教师招聘】计算机组成原理教案（数字媒体专业）

教学计划-计算机作文原理（DOC） 计算机作文原理教学计划（数字媒体专业） 教师姓名 部门、出生年份 教研室 职称 学位 课程名称 计算机作文原理 教学时数 72 教学目的掌握计算机与外部设备的接口技术和原理；了解计算机外接设备的基本结构和工作原理。并能运用本课程所学知识进行计算机系统硬件的初步设计、组装和调试。培养学生的竞争意识、合作意识和逻辑想象力。为学生今后学习计算机原理、嵌入式技术等相关专业课程奠定了坚实的基础，使学生毕业后能够胜任计算机、多媒体、自动化和电子工程等方面的工作。课程性质 必修课对象（专业、年级、班） 第一章计算机系统概论 内容简介：计算机系统的层次结构、冯诺依曼计算机的硬件结构和主要功能、计算机的工作步骤和计算机的主要技术指标。教学目标：了解计算机系统的层次结构；了解冯诺依曼计算机的特点和硬件组成；了解计算机的工作步骤，了解计算机主要技术指标的含义及其对计算机的影响。教学点与难点：虚拟机的概念；计算机的硬件组成；计算机的工作步骤。教学媒体和教学方法：在多媒体教室中使用幻灯片教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方式。教学过程：一、计算机系统概论 1.计算机软硬件的概念（1）硬件（2）软件（3）软件和硬件的关系2.层次结构）计算机系统的结构（1）虚拟机的概念（2）每一层的虚拟机及其与真机的层次关系3.计算机的基本组成（1）特点）冯诺依曼计算机（2）计算机硬件的结构，总线的组成。

讨论和分析直连结构的问题，提出总线的思想，简要介绍总线结构。 （3）计算机的工作步骤提出了计算机解决问题的基本步骤计算机的基本组成部分（计算器、内存、控制器）介绍以ax2+bx+c的计算为一个例子来分析计算机工作的过程 4.计算机的主要技术指标（1）机器字长计算机同时处理二进制位机器字长和数据总线宽度，存储字长之间的关系（< @2）存储容量，存储容量单位，主存容量，辅助存储容量（3）运算速度计算机原理教案下载，几种运算速度的计算方法和比较） 计算机发展与应用简介：发展历程计算机学科；计算机应用领域；计算机发展前景；教学目标：了解计算机的产生与发展及发展思路；了解计算机的应用领域电脑;了解计算机的发展趋势。教学重点与难点：计算机应用领域。教学媒体及教学方法：多媒体教室使用幻灯片教学；在教学中采用讲授和讨论相结合的方式。教学过程：一、计算机的发展历程 1.计算机的发展 现代计算机的产生与发展的研究工作 第一台电子计算机的产生 计算机的发展阶段 计算机的发展规律计算机的发展趋势 2. 微机的出现与发展 微机的发展阶段 微机的发展带来的工作和学习，生活方式的改变 3. 软件技术的兴起和软硬件的融合, 嵌入式发展方向介绍二、计算机的应用 1. 通过ENIAC进行科学计算和数据处理计算的案例，直观体验计算机计算能力 2. 工业控制与实时控制 3. 应用网络技术概论 4. 虚拟现实介绍 虚拟现实技术的一些应用 5. 办公汽车信息系统管理与管理6.多媒体技术7.人工智能三、计算机发展前景第三章系统总线内容介绍：总线的概念；巴士的分类；客车的特点和性能指标；总线结构；总线控制。

教学目标：了解公交车的概念；总线的结构和几种常用的总线结构；掌握总线的仲裁控制机制和通信控制过程。教学重点和难点：总线的仲裁控制和通讯控制。教学媒体及教学方法：多媒体教室采用幻灯片教学；教学采用教学与讨论相结合的方法。教学过程：一、总线的基本概念 1.分布式连接 连接结构的计算机分布式连接结构的缺点：增加或删除设备不方便，扩展性差。 2.提高总线结构的计算机工作效率，解决总线使用冲突二、bus1的分类问题。片上总线 芯片内部的总线用于连接芯片内部的各种元件，如CPU内部总线。 2、系统总线按传输信息分为三类：数据总线、地址总线、控制总线。通信总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。远距离传输。 三、总线特性及性能指标 1.总线特性的四个基本特性：机械特性、电气特性、功能特性、时间特性 2.总线性能指标 主要性能指标有：总线宽度、总线带宽、时钟同步/异步总线复用、信号线号、总线控制方式等指标 3. 总线标准（1）总线标准的概念 系统与模块、模块与模块之间互连的标准接口（2）通用总线介绍）标准 ISA, MCA, EISA, VESA, STD, PCI, AGP, USB, IEEE1394四、总线结构 1. 单总线结构 所有的设备和组件都使用一套总线。优点：结构简单，价格比

可扩展，成本低 缺点：设备冲突成为瓶颈，系统负载能力差 适用：小型或微机 2.不同总线结构的设备连接在多条总线上。几种多总线结构： 二总线结构 三总线结构 3. 总线结构示例（1）传统微机总线结构示例 VL-BUS总线结构 PCI总线结构（2）总线的优点分层减少设备使用冲突，提高系统整体负载能力五、总线控制 1、为什么要做总线控制？画出总线连接的局部示意图，分析数据传输过程，明确作用2、仲裁控制（1）基本概念主设备、从设备、仲裁控制（2）链式查询法原理：使用总线的优先级顺序由响应信号决定）优点：电路简单缺点：仲裁速度慢（3）计数器定时查询原理：由计数值决定响应哪个设备优点：电路比较简单，具有一定的灵活性缺点：仲裁速度慢（ 4）独立t请求方式原理：优先级顺序由仲裁电路决定优点：仲裁速度快缺点：电路复杂，成本低2.通信控制（1）4个阶段的总线周期，应用分配阶段，寻址stage, data transfer stage, end stage (2）4种总线通信方式) 同步通信 外同步, 内同步 异步通信 半同步通信 分离通信 第四章 内存介绍 内容：主存、高速缓冲存储器、辅助存储器教学目标：了解主存（RAM和ROM）的基本工作原理；高级缓存的作用及Cache-主存地址映射方法；了解辅助记忆的原理和基本工作原理。

教学重点和难点：主存原理、CPU与内存的连接、Cache-主存地址映射原理、辅存原理。教学媒体及教学方法：多媒体教室使用幻灯片教学；教学采用教学与讨论相结合的方式。教学过程：一、记忆概述 1.记忆的分类与介绍 记忆分类的几种方法和每种记忆的基本特点。 2.内存的层次结构介绍了计算机内存的层次分布和特点。二、主存1.主存概述主存的基本组成主存分配内存中存储单元地址的主要技术指标2 . 半导体存储芯片简介 半导体存储芯片的基本结构 半导体存储芯片的解码和驱动方法 3. 随机存取存储器（1） 静态RAM 静态RAM 静态RAM的基本单元电路组成 基本存储原理静态RAM 静态RAM的芯片示例 静态RAM的读写时序分析（2）Dynamic RAM 动态RAM的基本单元电路组成：三管动态RAM的基本单元电路，单 动态RAM的基本单元电路，动态RAM芯片示例，动态RAM读写时序，动态RAM刷新 4.只读存储器ROM掩码ROMPROMEPROMEEPROMEPROM芯片介绍CP U 连接（地址线、数据线、读/写控制线、片选线） 片选存储器连接示例 6. 存储器校验纠错原理 汉明码形成步骤和方法以及汉明码纠错过程示例 7 . 提高内存访问速度的措施（1）三种方法使用高速组件改变存储系统的层次结构来调整主内存结构（2）单多字系统（< @3）多体并行系统（3）多体并行系统（4）高性能存储芯片介绍三、Cache Memory 1.问题概述Caches的理论基础Cache的工作原理 命中率和平均访问时间的计算 Cache的基本组成部分 Cache在读写操作中的改进措施 2. Cache与主存的地址映射、直接映射、全关联映射、组关联映射 3.替换策略FIFO算法，最近最少使用的算法四、辅助存储器1.概述辅助存储器特点和类型磁面存储器主要技术指标2磁记录原理和记录方法读写操作基本原理六种常用记录方法三、硬盘存储（1）硬盘存储类型从磁头考虑：固定磁头和可移动磁头从盘片考虑：固定盘片、可更换盘片（2）结构硬盘存储、磁盘驱动器、磁盘控制器、盘片（3）硬盘存储的发展（4）轨迹记录格式4.软盘存储概述光盘软驱和控制器5.光盘存储三光盘存取原理I/O接口类型、程序查询方法、程序中断方法、DMA方法。

教学目标：了解输入输出系统的发展；了解输入输出系统的组成和工作原理；掌握三种典型输入输出控制方式的工作原理；了解常用的I/O设备及其基本工作原理；了解I/O接口的功能、组成和工作原理。教学重点：程序查询方式、程序中断方式、DMA方式。教学难点：周期窃取、CPU 对中断的响应以及允许周期占用的时间。教学媒体和教学方法：在多媒体教室中使用幻灯片教学；教学是讲授与讨论相结合的。教学过程：一、输入输出系统概述 1. 接口模块及DMA 阶段早期输入输出系统的发展 具有通道结构的阶段 IOP 阶段 2. 接口模块的组成输入输出系统（1）I/O软件I/O指令>I/O硬件3.I/O设备与主机的联系方式（1）寻址方式不统一寻址（独立寻址）（

2）设备寻址(3）传输模式并行模式串行模式(4）接触模式立即响应模式异步响应模式同步模式(5）连接模式径向模式总线类型4.信息控制方式传输程序查询方式程序中断方式DMA方式信息设备2.输入设备，键盘，鼠标，触摸屏，其他输入设备，3.输出设备，显示设备计算机原理教案下载，打印设备，4.其他I/O设备，终端设备，A /D，D/A转换器，汉字处理设备，5.多媒体技术（1）定义（2）多媒体技术特征（3）多媒体计算机关键技术多媒体压缩与解压缩）专用芯片海量存储多媒体软件三、I/O接口 1.接口定义概述 设备接口的原因 2.接口的功能和组成（1）I/O接口电路总线连接器de、数据线、设备选择线、命令行、状态线（2）接口的功能和地址选择功能的组成） 命令的功能 传输数据的功能 功能3、接口类型按数据传输方式划分：并行接口、串行接口按功能选择的灵活性：可编程接口、非可编程接口按通用性划分分为：通用接口、特殊接口按数据传输的控制方式：程序接口、DMA接口电路五、程序中断方式1.中断概念2.I/O中断产生3.程序中断方式接口电路中断请求触发器和中断屏蔽触发器队列中断向量地址形成零件程序中断模式接口电路的基本组成4.I/O中断处理p rocess(1）CPU响应中断的条件和时间条件：中断触发EINT为“1”时间：每个指令执行阶段的结束时间(2）I/O中断处理流程5、中断服务程序流程（1）现场保存程序断点保护：由中断隐式指令完成保存通用寄存器和状态寄存器的内容：堆栈指令在中断服务程序完成（2）中断服务程序的主要部分（3）恢复现场弹出指令完成（4）中断返回中断点）原程序六、DMA模式 1、DMA模式的特点 主存和DMA接口之间有一条数据通路。在交换信息时，CPU 不需要暂停当前程序来为设备服务。工作速度高于程序中断方式。 2.当DMA与主存交换数据时，通过三种方法停止CPU访问主存周期，调用DMA交替访问CPU。

3。 DMA接口的功能及组成(1）DMA接口功能(2）DMA接口基本由主存地址寄存器AR字计数器WC数据缓冲寄存器BRDMA控制逻辑中断机制设备地址寄存器4组成。 DMA工作过程（1）DMA传输过程预处理数据传输后处理（2）DMA接口与系统的连接方式有共同的请求线DMA请求方式独立DMA请求方式（3）@ >DMA模式与程序中断模式比较的特点 表示、定点运算、浮点运算、算术逻辑单元。教学目标：了解机器数的定点表示和浮点表示；掌握定点运算点数；了解浮点数运算的基本方法和步骤；了解算子进位链电路。教学重点：定点加法的溢出判断n 和减法、定点乘法、定点补除法。教学难点：定点原始两位数乘法、定点补码加减法交替除法、算术运算并行进位链。教学媒体及教学方法：多媒体教室使用幻灯片教学；在教学中采用讲授与讨论相结合的方式；课堂练习。示教过程：一、无符号数和有符号数 1.无符号数 2.有符号数（1）机器号和真值（2）原码表示十进制原码定义，整数原码定义，表示数的范围（3）逆）代码表示十进制补码定义，整数补码定义，表示数范围（4）补码概念，整数补码定义，十进制补码定义，表示数范围(5）码移表示法二、数字的定点表示和浮点表示 1.定点小数的定点表示，定点整数 2.浮点的浮点表示数字表示，浮点数的表示范围，浮点数的归一化，浮点数的IEEE标准 3.定点数和浮点数的比较三、Fixed-Point Operati ons 1. 移位运算 移位运算的意义 移位运算的规则 不同机号 移位运算结果分析 算术移位与逻辑 移位的区别 2. 加减运算（1）补加减运算规则（<@ 2）补码加减运算使用一位符号位判断溢出两位符号位） 3.乘法运算（1）分析笔算乘法和笔算乘法的过程，和用电脑模拟笔算乘法的问题。 (2）改进了笔算乘法的迭代推导，将乘法转化为移位和加法的实现。(3）原代码一位乘法运算规则、运算示例、硬件配置、控制流程(4）原码两位乘法解析，运算规则，操作实例，原码两位乘法与原码一位乘法的比较（5）补一位数乘法规则推导：当乘数为正时，当乘数为负时，Booth算法运算规则运算示例硬件配置控制流程（6）补码