计算机组成原理教案设计

教案 2012—2013 学年 秋 学期 教 研 室：软件与理论教研室 课程名称： 计算机组成原理 课程种类: 专业基础 甘肃民族师范学院计算机科学系制 课程名称 课程种类 计算机组成原理 专业基础课 学分 总 计： 90 学时 6 理 论 讲 授： 60 学时 任课教师 职称 讲师 实验（实训）： 30 学时 授课对象 专业： 计算机科学与技术 班级 1： 111 班级 2：112 教材信息 《计算机组成原理》 第二版 罗克露 电子工业出版社 参考资料 《计算机组成原理》 《计算机体系结构》 第四版 第二版 白中英 张晨曦 科学出版社 高等教育出版社 教学目标 《计算机组成原理》是计算机专业的一门核心专业基础课，本课程从普遍 性跟原理性出发，讲述计算机软件平台的构成、各组件的构架及工作原理， 使学生从普遍方法跟典型实例两个角度理解计算机的组织与构架和工作 过程，掌握计算机的软件平台的设计方式。培养学生具备预测、设计跟开 发计算机软件平台的素养，为后续课程打下坚实的基础。 重点 与 难点 重点： ① 计算机平台的软件结构 ② 中央处理器 ③ 控制单元 难点： ① 总线控制 ② 存储器工作原理 ④ 计算机的运算步骤 ⑤ CPU 的结构和功能 ⑤ 微程序控制器的设计 章 内容 学时数 1 计算机平台概论 4 2 数据在计算机中的表示方式 8 3 中央处理器 24 内容课时 4 存储器 12 分配 5 系统总线 4 6 输入输出系统 8 注：课程类型：通识课、专业基础课、专业发展课、专业方向课、职业技能训练课、实习实践课、 实验课。

教案正页 课程名称：计算机组成原理 总课序 第 1 次 授课 时间 第1周 第 1 次课 任课教师 撰写（修改）稿 讲课内容 2012 年 3 月 5 日 第5章 课题 系统总线 课时安排 4 课时 授课方法 □ 理论课 □ 讨论课 □实践课 □ 实验课 □ 习题课 □ 其 他 教具 准备 教学 目的 黑板、多媒体演示 1.了解计算机的分类与应用范围。 2.掌握计算机的硬件,软件构成及各组件用途,理解计算机基本工作原理。 3.了解计算机软硬件发展经历及形势。 教学 重点 软件的组成，多级组成的计算机系统计算机原理教案下载计算机原理教案下载，冯·诺依曼思想，程序局部性原理。 教学 难点 教学基本内容 教学方法及时间分配 复习旧课： 引入新课：计算机平台概论 新课内容： 1.计算机平台的分类跟应用。计算机平台的演进状况、应用领 域和演进方向，计算机平台的分类（Flynn 分类法）。 2.计算机平台的构成，计算机系统的软件组成，计算机平台的 基本推进过程。 3.计算机平台的层次结构 板书纲要： 1.计算机平台的分类跟应用 （1 学时）。 2.计算机平台的组成（1 学 时）。 3.计算机平台的层次结构（2 学时）。

(一) 计算机演进历程 第一台电子计算机 ENIAC 诞生于 1946 年美国宾夕法尼亚大学.ENIAC 用了 18000 电子管,1500 继电器,重 30 吨, 占地 170m2,耗电 140kw,每秒计算 5000 次加法.冯?诺依曼(VanNeumann)首次强调存储程序概念,将数据和程序一 起放到存储器,使编程非常方便.50 年来,虽然对冯?诺依曼机进行这些变革,但结构差异不大,仍称冯?诺依曼机. 一般把计算机的演进分为五个阶段: 发展阶段 时间 硬件技术 速度/(次/秒) 第一代 1946-1957 电子管计算机时代 40 000 第二代 1958-1964 晶体管计算机时代 200 000 第三代 1965-1971 中小规模集成电路计算机时代 1 000 000 第四代 1972-1977 大规模集成电路计算机时代 10 000 000 第五代 1978-现在 超大规模集成电路计算机时代 100 000 000 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)电子数字积分机和计算机 EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)电子离散变量计算机 组成原理是讲硬件构架的 系统结构是讲结构设计的 摩尔定律 微芯片上的集成管数量每 3 年翻两番.处理器的处理速率每 18 个月下降一倍. 每代芯片的成本大概为前一代芯片成本的两倍 新摩尔定律 全球入网量每 6 个月翻一番. 数学家冯·诺依曼(von Neumann)在研究 EDVAC 机时强调了“储存程序”的概念.以此为基础的各种计算机通 称为冯·诺依曼机.它有如下特点: ①计算机由运算器,控制器,存储器,输入和输出五部分构成 ②指令跟数据以同等的地位存放于存储器内,并能按地址寻访 ③指令和数据均用二进制数表示 ④指令由操作码和地址码构成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置 ⑤指令在存储器内按次序储存 ⑥机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成 图中各组件的功用 ·运算器用来完成算术运算跟逻辑运算并将的后面结 果暂存在运算器内 ·存储器用来储存数据和程序 ·控制器用来控制,指挥程序跟数据的输入,运行并且 处理运行结果 ·输入设施用来将他们熟悉的信息转化为机器辨识的 信息 ·输出仪器将机器运算结果转为人熟悉的信息手段 运算器最少包括 3 个寄存器(现代计算机外部通常设有通用寄存器)和一个算术逻辑单元(ALU Arithmetic Logic Unit).其中 ACC(Accumulator)为累加器,MQ(Multiplier-Quotient Register)为乘商寄存器,X 为操作数寄存器, 这 3 个寄存器在完成不同运算时,说存放的操作