郝王丽-----计算机组成原理教案.doc 16页

软件学院C++语言程序设计 PAGE 6山 西 农 业 大 学教案 2014 ~ 2015 学年 第 一 学期 学 院 名 称 软件学院课 程 名 称 计算机组成原理课 程 性 质 专业必修课授 课 对 象 软件1301-1306授 课 教 师 郝王丽职称 助教使 用 教 材 《计算机组成原理》（第2版）高等教育出版社 唐朔飞 编著授 课 时 数 642014年 8月 25 日 PAGE 1教案授课时间 2014~2015学年第一学期教案编写时间 2014年8 月课程名称计算机组成原理课程编号总学时：64讲课： 64 学时实验： 0 学时实习： 0学时学 分 数4课型专业基础必修课任课教师郝王丽职称助教培训对象软件1301-1306基本教材和主要参考资料使用教材：《计算机组成原理》（第2版），唐朔飞 编著，高等教育出版社参考资料：[1]《计算机组成原理》，白中英编著，科学出版社，2000.1[2]《计算机组成原理》，张新荣，李雪威，于瑞国著，机械工业出版社，2009.3[3]《计算机组成原理》（第2版），罗克露，俸志刚编著，电子工业出版社，2010.2[4]《电子计算机组成原理》, 蒋本珊著，北京理工大学出版社，2004.8[5]《计算机组成原理》（第2版），蒋本珊编著，清华大学出版社，2008.9[6] John L. Hennessy and David A. Patterson, "Computer organization and design, the hardware/software interface", Morgan Kaufmann, Second Edition, 1998[7] Patterson and Hennessy, "Computer Organization & Design: the Hardware/Software Interface (2nd edition)",Morgan Kaufmann Publishers.教学目的跟要求《计算机组成原理》是软件工程专业本科教学中的一门重要专业基础课，是《计算机系统结构》、《操作系统》、《嵌入式系统原理及应用》等课程的先驱课程。

在计算机、网络项目跟软件工程等专业的教学计划中占有重要地位跟作用。学习本课程进而让学员掌握运算器、控制器、存储器的构成原理、指令流程、组合逻辑控制、微程序控制、I/O控制等内容；了解数据信息的表示、运算方式与各种半导体存储器、辅助存储器，为更深入地学习后继课程打下基础。教学重点、难点了解：计算机的软硬件概念，计算机平台的层次结构，计算机的发展史，总线概念及分类，RISC技术，CPU的功能跟外部结构，微操作命令的探讨计算机原理教案下载，微程序设计。理解：计算机的工作过程，总线特性及功耗指标，静态和动态RAM、ROM、Cache，I/O设备与主机的联络形式跟信息传送控制方法，组合逻辑设计。掌握：冯诺依曼计算机的特征，总线结构，存储器的分类和层次结构， I/O接口的用途和构成及种类，机器指令的通常格式以及在存储器中的储存形式，机器指令中的译码方法。熟练掌握：计算机软件的主要科技指标，总线的判优控制跟通信控制，Cache-主存地址映射及替换策略，主机与I/O交换的三种控制模式计算机原理教案下载，计算机的运算方式，指令周期，指令流水及多发技术，中断系统的处理过程，控制单元的功能。教学方法电子讲义为主：概念跟原理、程序及表明；教材为辅。

通过典型例题讲授基本概念跟原理教学进程章序讲课时数实验时数共计时数第1章 计算机系统概述22第2章 计算机的演进及应用22第3章 系统总线66第4章 存储器66第5章 输入输出系统88第6章 计算机的运算方式1010第7章 指令系统88第8章 CPU的结构跟功能1010第9章 控制单元的功能66第10章控制单元的设计66总计64064备注：该课程在讲授之后，结合实例进行预测，所以对应的课时安排中必须灵活安排，具体放在那次课中，根据学员的实际接受情况而定。教案1第 1 次课 2 学时课目、课题第一章 计算机平台概论教学目的跟要求教学目的：使教师对计算机的基本构成有个一般的认知，为现在各个个别具体的常识讲解奠定基础。教学要求：要求教师掌握计算机软软件的概念，计算机平台的层次结构，了解计算机构成和计算机体系构架，掌握冯.诺依曼计算机的特性，熟悉计算机的软件框图，了解计算机的工作流程。掌握计算机软件主要科技指标的机理及运算方式。重 点难 点重点：计算机软软件的概念计算机平台的层次结构冯.诺依曼计算机的特征计算机软件的主要科技指标难点：计算机平台的层次结构计算机软件主要科技指标的运算方式 教学进程教学内容辅助方法教学方法时间分配计算机软软件的概念多媒体讲授法5min计算机系统的层次结构多媒体讲授法举例法15min计算机组成和体系结构多媒体讲授法举例法10min冯.诺依曼计算机特点多媒体讲授法举例法15min计算机的软件框图多媒体讲授法举例法5min计算机解决难题上机前的精确多媒体讲授法举例法5min计算机解决难题上机运行多媒体讲授法25min计算机的软件指标多媒体讲授法15min小结多媒体讲授法5min作业布置1.3，1.4，1.5，1.7，1.11，1.12主要参考资料《计算机系统概论》，Yale N. Patt, Sanjay J. Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社PPT+讲解+实例1.1 计算机平台简介1、计算机的软硬件概念计算机平台由工具和软件两大部分构成。

硬件指计算机的实体部分。软件是带有各种特殊用途的程序。软件分为系统软件和应用工具。系统软件的作用是管控整个计算机平台，监视服务，使平台资源得到合理调度，高效运行。应用工具是客户按照需要所编写的程序。2. 计算机平台的层次结构 微程序机器M0 （微指令系统） 传统机器M1 （机器语言机器） 操作系统M2 虚拟机器M3 （汇编语言机器） 虚拟机器M4 （高级语言机器）3. 计算机构成和计算机体系构架的差别 结构是程序员所能看到的计算机平台的属性，如指令集、数据类别、存储器寻址技术、I/O处理。 组成是怎样实现这种属性。1.2 计算机的基本组成1. 冯.诺依曼计算机的特点2. 计算机的软件框图3. 计算机的工作流程 上机前打算实行模型确认计算方式编写程序 上机运行1.3 计算机硬件指标 机器字长 CPU一次可处理的信息的位数，通常与CPU内寄存器的位数有关。各种语言的举例存储容量 主存容量=存储字长*存储单元个数赋存容量运算速率1.4 本书结构本书分四篇：第一篇：计算机平台概论第二篇：计算机的构成，包括CPU，存储器，I/O或者连接他们的平台总线。

第三篇：CPU第四篇：控制单元自顶向下，由表及里的层次结构，向读者战士计算机的构成以及工作机理。课后自我总结分析讲义3第 3 次课 2 学时课目、课题第三章 系统总线教学目的跟要求教学目的：要求教师可对平台总线在计算机软件构架中的地位跟作用有所了解教学规定：要求教师掌握总线概念，总线作用，总线连接组件的方法（两种）；掌握总线的分类：片内总线，系统总线，通信总线。掌握总线的特点，性能指标，总线标准的概念，了解各个标准总线。重 点难 点重点： 总线的作用，概念，连接各组件的方法总线的分类：片内总线，系统总线，通信总线总线的特点及功耗指标难点： 总线中的平台总线教学进程教学内容辅助方式教学方法时间分配总线的作用及概念多媒体讲授法10min各组件之间的互联方法多媒体讲授法举例法25min总线的分类：片内总线多媒体讲授法举例法5min总线的分类：系统总线多媒体讲授法举例法15min总线的分类：通信总线多媒体讲授法举例法5min总线的功能多媒体讲授法举例法20min总线的功耗指标多媒体讲授法举例法10min总线标准多媒体讲授法举例法5min小结多媒体讲授法5min作业布置3.1, 3.2, 3.5, 3.10, 3.13, 3.14主要参考资料《计算机系统概论》，Yale N. Patt, Sanjay J. Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社课后自我总结分析上来直接预测这三种组合逻辑的电路图，让学生有些疑惑，下次要先介绍背景，再预测电路图，再写真值表。

教案8第 8 次课 2 学时课目、课题第三章 存储单元教学目的和规定讲授计算机中N型和P-型MOS晶体管的基本原理以及由他们构成的逻辑门，逻辑结构。通过本章的学习，使同学们理解N型和P-型MOS晶体管的基本原理，掌握由P型和N型MOS晶体管如何构成逻辑门，包括非门、或门、或非门、与门跟与非门。掌握两种逻辑结构，组合逻辑结构跟存储单元。掌握如何由组合逻辑与传输单元组成时序逻辑电路。掌握有限状态机。最后，使同学们会看电路图，以及按照真值表会画电路图。重 点难 点重点：R-S锁存器的三种状态，门控D锁存器，由门控D锁存器组成的解释器及存储。难点：由门控D锁存器组成的存储的读写和存取。教学进程教学内容辅助方式教学方法时间分配R-S锁存器的简介多媒体讲授法5minR-S锁存器三种有效状态多媒体讲授法举例法5min门控D锁存器的简介多媒体讲授法举例法20min门控D锁存器的两种状态，写和读多媒体讲授法举例法5min寄存器的简介多媒体讲授法举例法5min寄存器的写多媒体讲授法举例法20min寄存器的读入多媒体讲授法举例法5min内存的简介多媒体讲授法5min内存的写与调用多媒体讲授法25min小结多媒体讲授法5min作业布置23,27主要参考资料《计算机系统概论》，Yale N. Patt, Sanjay J. Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社课后自我总结分析只预测了R-S锁存器和门控D锁存器的电路图，没有介绍他们的区别，下次课复习的之后加上。

教案9第 9 次课 2 学时课目、课题第三章 时序逻辑电路教学目的和规定讲授计算机中N型和P-型MOS晶体管的基本原理以及由他们构成的逻辑门，逻辑结构。通过本章的学习，使同学们理解N型和P-型MOS晶体管的基本原理，掌握由P型和N型MOS晶体管如何构成逻辑门，包括非门、或门、或非门、与门跟与非门。掌握两种逻辑结构，组合逻辑结构跟存储单元。掌握如何由组合逻辑与传输单元组成时序逻辑电路。掌握有限状态机。最后，使同学们会看电路图，以及按照真值表会画电路图。重 点难 点重点：时序逻辑电路和组合逻辑电路的区分，组合锁，密码锁，有限状态机，状态图。难点：时序锁的状况图，交通灯的状态图。教学进程教学内容辅助方式教学方法时间分配时序逻辑电路的简介多媒体讲授法5min时序逻辑电路的组成多媒体讲授法举例法15min时序逻辑电路和组合逻辑电路区别多媒体讲授法举例法10min组合锁和密码锁多媒体讲授法举例法5min有限状态机多媒体讲授法举例法15min状态图多媒体讲授法举例法10min时钟多媒体讲授法举例法5min时序锁的状态图多媒体讲授法5min交通灯的状态图和电路图多媒体讲授法25min小结多媒体讲授法5min作业布置28,30,31,34主要参考资料《计算机系统概论》，Yale N. Patt, Sanjay J. Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社课后自我总结分析基本讲述清楚，下次在有限状态机的概念及表示上多用一些时间。

教案10第 10 次课 2 学时课目、课题第四章 冯.诺依曼模型教学目的跟要求讲授冯诺依曼模型的五个重要构成个别：输入设施，内存，处理器，控制器和输出设备；LC-3相应的五个组成部分；计算机的执行单元指令，指令周期的六个节拍：取指令，译码，地址计算，取操作数，执行，存储结果。重 点难 点重点：冯诺曼模型的五个组成部份，内存的两个接口（MAR,MDR），处理器和控制器的组成部分及控制器的工作原理，LC-3的五个组成部分，指令周期。难点：控制器的工作原理，指令周期。教学进程教学内容辅助方法教学方法时间分配复习上节课内容多媒体讲授法5min冯.诺依曼模型多媒体讲授法举例法15min输入设备和输出设备多媒体讲授法举例法10min内存的组成部分：MAR, MDR,存储单元；内存的读写步骤，寻址空间、能力。多媒体讲授法举例法25min处理器的组成部分：逻辑功能单元和临时寄存器。多媒体讲授法举例法20min控制单元的构成个别：IR和PC，以及其工作原理。多媒体讲授法举例法15minLC-3的五个组成部分多媒体讲授法举例法10min指令的概念及注意事项多媒体讲授法10min作业布置4.3,4.5,4.8主要参考资料《计算机系统概论》，Yale N. Patt, Sanjay J. Patel主编，梁阿磊等译，机械工业出版社课后自我总结分析该个别讲述比较知道，下次让学生自己介绍内存单元的读写过程，增强它们的理解。