第一篇：計算機組成原理教學大綱

教 學 大 綱

第一章 計算機系統概論

教學內容

一、計算機的分類與應用

二、計算機的硬件組成

三、計算機的軟件

四、計算機的層次結構

第二章 運算方法和運算器

一、學習目的和基本要求

（一）掌握數字數據與非數值數據的表示

（二）掌握定點運算方法

（三）了解定點運算器

（四）了解浮點運算方法及浮點運算器

二、重點難點

計算機中數的四種機器碼表示、數據格式（定點與浮點）、字符與漢字的表示方法、奇偶校驗、定點加減運算、定點與浮點的溢出檢測

三、教學內容

（一）數據格式

（二）四種機器碼表示

（三）非數值數據的表示

（四）定點運算和定點運算器

（五）浮點運算方法

（六）浮點運算流水線和浮點運算器

第三章 存儲系統一、學習目的和基本要求

（一）了解存儲器的基本概念

（二）掌握SRAM與DRAM的組成及工作原理

（三）了解只讀存儲器的特點

（四）掌握提高存儲器速度的方法

（五）掌握cache的工作原理，了解pentium PC機的cache

（六）了解虛擬存儲器的原理及分類

二、重點難點

存儲器的分級結構、SRAM與DRAM特點、字位擴展、DRAM的刷新、Cache原理、虛擬存儲技術

三、教學內容

（一）存儲器的分類、分級結構、主要技術指標

（二）SRAM（組成、特點）

（三）DRAM（特點、刷新）

（四）CPU與存儲器的連接（字位擴展）

（五）CPU對存儲器的讀寫操作

（六）EDRAM

（七）只讀存儲器（特點、分類），閃速存儲器（特點、應用）

（八）高速存儲器（原理）

（九）Cache

（十）虛擬存儲技術

第四章 指令系統一、學習目的和基本要求

（一）了解指令系統的基本概念及性能要求

（二）掌握指令格式

（三）掌握指令和數據的尋址方式（包括堆棧尋址方式）

（四）了解指令的分類及基本指令系統，掌握精簡指令系統的特點

二、重點難點

指令格式、指令尋址方式、操作數尋址方式

三、教學內容

（一）指令系統的基本概念

（二）指令格式

（三）指令尋址方式

（四）數據尋址方式

（五）堆棧尋址方式

（六）指令的分類

（七）RISC與CISC

第五章 中央處理器

一、學習目的和基本要求

（一）掌握中央處理器的功能和組成

（二）了解指令周期的概念

（三）了解計算機中時序信號的作用和體制，掌握時序控制方式

（四）了解控制器的分類、原理和技術

（五）掌握流水CPU的結構及相關問題，了解奔騰CPU的流水結構

二、重點難點

CPU的功能、CPU的基本組成、CPU中的主要寄存器、指令周期、時序信號的作用、微程序控制器與微程序設計技術

三、教學內容

（一）CPU的功能

（二）CPU的組成（基本組成、主要寄存器）

（三）指令周期

（四）時序產生器的作用和控制方式

（五）微程序控制器（微程序概念、原理、機器指令與微指令的關系）

（六）微程序設計技術（微指令格式）

（七）硬布線控制器（基本思想）

（八）流水CPU

第六章 總線系統一、學習目的和基本要求

（一）了解總線的基本概念及作用

（二）掌握接口的概念及作用

（三）掌握總線的總裁和定時方式

（四）了解多總線結構和PCI的特點

二、重點難點

總線結構對計算機系統性能的影響、總線接口、信息的傳送方式、總線的總裁方式

三、教學內容

（一）總線結構對計算機系統性能的影響

（二）總線接口（基本概念、功能）

（三）總線的仲裁、定時方式

第七章 外圍設備

一、學習目的和基本要求

（一）了解外圍設備的功能和分類

（二）掌握顯示設備的分類及有關概念

（三）了解打印設備的分類

（四）掌握硬磁盤存儲設備的工作原理、技術指標

二、重點難點

顯示設備的分類與有關概念、硬磁盤存儲設備

三、教學內容

（一）外設的分類

（二）顯示設備

（三）打印設備

（四）硬磁盤存儲設備

第八章 輸入輸出系統一、學習目的和基本要求

（一）了解外圍設備的定時方式與信息交換方式

（二）掌握中斷的基本概念及工作方式

（三）掌握DMA傳送方式

（四）了解通道的功能及分類

二、重點難點 程序中斷方式的基本概念、DMA傳送方式

三、教學內容

（一）外圍設備的定時方式

（二）程序中斷方式（中斷的概念、中斷接口、中斷處理過程）

（三）DMA方式（DMA基本概念、傳送方式、分類）

（四）通道方式（功能、類型）

第二篇：計算機組成原理課程設計教學大綱

計算機組成原理課程設計教學大綱

實習名稱:計算機組成原理課程設計 課程編碼:042219 學 分:3 實習周數:3

適用專業：計算機科學與技術

一、實習的目的與任務

通過該課程設計的學習，利用先進的EDA設計手段，總結計算機組成原理課程的學習內容，學會ISPEXPERT SYSTEM的使用、層次化設計方法、多路開關，邏輯運算部件，移位器設計、微程序控制的運算器設計、微程序控制的存儲器設計、簡單計算機的設計，從而鞏固課堂知識、深化學習內容、完成教學大綱要求，學好計算機科學與技術專業的專業基礎課。

二、實習教學的基本要求

1、參加課程設計的學生必須服從指導教師的指導，遵守紀律，按時、按指導教師的要求獨立完成課程設計的任務。

2、每次設計指導教師必須指導學生，并嚴格考勤。

三、實習內容

1)實習地點：本課程設計的實習地點為計算機硬件基礎實驗室。2）實習內容：

1：ISPEXPERT SYSTEM的使用：學會ISPEXPERT SYSTEM軟件的使用，然后利用此系統完成：一位全加器設計、并行八位寄存器設計，并形成.JED文件，下載到實驗箱上，在實驗箱上用開關驗證。

2：層次化設計方法：學會層次化設計方法，利用該方法完成：同步二進制計數器、多位二進制加法器，并形成.JED文件，下載到實驗箱上，在實驗箱上用開關驗證

3：多路開關，邏輯運算部件，移位器設計：完成多路開關、邏輯運算部件，移位器設計為下面的運算器、存儲器設計做好準備。

4：微程序控制的運算器設計：按要求設計一個微程序控制的運算器，輸入取數及運算指令，單步執行指令，得出結果。

5：微程序控制的存儲器設計：按要求設計一個微程序控制的存儲器，按要求進行操作，將數據存入指定單元，并將制定單元中的內容讀出送寄存器。

6：簡單計算機的設計：按要求設計一臺由簡單指令作為指令集的計算機，并用該簡單指令編寫一段程序，運行該程序，得出正確結果。3）課程設計時間安排

課程設計的時間歷經3周，大致安排如下： 第一周：第一、第二個設計。第二周：第三、第四個設計。第三周：第五、第六個設計。

每完成一個設計，學生應及時提交報告。

四、考核辦法

同學們在實驗前應該認真準備實驗，根據實驗講義和課堂上學到的知識寫出實驗報告，帶到實驗現場。

1、ISPEXPERT SYSTEM的使用

在本次實驗中，學會ISPEXPERT SYSTEM軟件的使用，然后利用此系統完成： 〈１〉 一位全加器設計〈２〉 并行八位寄存器設計

并形成.JED文件，下載到實驗箱上，在實驗箱上用開關驗證。評分細則：參加實驗： 0.2分

完成實驗報告： 0.2分

完成一位全加器設計： 0.3分

完成八位并行寄存器設計：0.3分

2、層次化設計方法

在本次實驗中，學會層次化設計方法，利用該方法完成： 〈１〉同步二進制計數器〈２〉多位二進制加法器

并形成.JED文件，下載到實驗箱上，在實驗箱上用開關驗證 評分細則：參加實驗： 0.2分

完成實驗報告： 0.2分

完成同步二進制計數器 0.3分

完成多位二進制加法器 0.3分

3、多路開關，邏輯運算部件，移位器設計

在本次實驗中，完成多路開關、邏輯運算部件，移位器設計為下面的運算器、存儲器設計做好準備。

評分細則：參加實驗： 0.2分 完成實驗報告： 0.2分

完成多路開關 0.2分

完成邏輯運算部件 0.2分

完成移位器 0.2分

4、微程序控制的運算器設計

按要求設計一個微程序控制的運算器，輸入取數及運算指令，單步執行指令，得出結果。

評分細則：參加實驗： 0.3分

完成實驗報告： 0.3分

完成所要求的運算器設計 0.45分

正確進行操作并回答問題 0.45分

5、微程序控制的存儲器設計

按按要求設計一個微程序控制的存儲器，按要求進行操作，將數據存入指定單元，并將制定單元中的內容讀出送寄存器。

評分細則：參加實驗： 0.3分

完成實驗報告： 0.3分

完成所要求的存儲器設計 0.45分 正確進行操作并回答問題 0.45分

6、簡單計算機的設計

按要求設計一臺由簡單指令作為指令集的計算機，并用該簡單指令編寫一段程序，運行該程序，得出正確結果。

評分細則：參加實驗： 0.4分 完成實驗報告： 0.4分

完成所要求的簡單計算機設計 0.6分

正確進行操作并回答問題 0.6分 實驗結束由實驗指導教師根據實驗記錄，算出成績。

4.8分～5.5分 及格 5.6分～6.3分 中等 6.4分～7.1分 良好 7.2分以上 優秀

五、主要參考書：計算機組成原理實驗指導書

六、實習教學建議：

執筆人：王海瑞 審定人：雷金輝 教學基層組織主任：雷金輝

第三篇：《計算機組成原理》課程設計教學大綱

《計算機組成原理》課程設計教學大綱

課程編號： 學時/學分：1周/1 授課單位：電子與信息工程學院計算機科學系 適用專業：計算機科學與技術 教材及主要參考資料：

《計算機組成與系統結構》王愛英，清華大學出版社 《計算機組成與結構課程輔導》王愛英，清華大學出版社

一、教學目的及基本要求

計算機組成原理課程設計的教學目的是培養學生計算機硬件系統方案綜合設計能力和創新精神。在教師的啟發和引導下，學生能自主地進行科技文獻檢索，進行方案設計、硬件設計、芯片選擇、功能介紹及使用方法等。

基本要求：

·說明書應包含題目、系統概述（設計的目的和意義）、系統設計的具體說明（含操作過程）、結論、認識體會、參考文獻等幾部分。要突出設計重點進行論述與說明；

·文中符號、圖、表要符合國家統一標準；

·畫出A3電路原理圖；

·編寫程序及設計說明書（不少于1500字）。

設計說明書基本要求： 1．摘要

用500字左右概述你選擇設計題目的特點，重點概述你所設計的方案的創新點，采用的分析、設計方法，得出的結論等。2．綜述

圍繞選定的設計題目在查閱大量文獻資料的前提下，寫出查閱文獻的綜述。3．方案設計與分析(1)提出諸多設計方案；

(2)經分析、比較選出最佳的創新設計方案；(3)給出硬件設計方案；

(4)多設計的硬件進行功能分析；(5)畫出硬件電路圖。4．方案綜合評價與結論

綜合評價所設計方案的優缺點，在可能的情況下建立評價指標及評價體系。5．體會與展望

談一談參加“計算機組成原理課程設計”的體會和收獲；所設計方案的發展前景等。6．參考文獻

列出參考文獻(包括著作、期刊、報告等)。

二、設計內容及安排

設計任務書提供4個設計題目供學生選擇。在指導教師同意的情況下，學生也可以自己選擇感興趣的設計題目，以調動學生參加創新設計的積極性和創造性，給學生充分的自主空間。

1．十六位運算器設計

a 使用器件：181、182、244、373、LED、各類開關； b 能實現十六位二進制數的算術運算和邏輯運算； c 能顯示參加運算的操作數及其運算結果； d 能實現串行進位和并行進位的轉換。2．存儲器擴展系統設計

a 系統使用的器件：SRAM6264、373、244、LED、各類開關；

b 能實現八位數的讀和寫操作。包括從開關給數存入存儲器，將存儲器某個單元內容送入另一個單元；

c 能顯示地址、顯示讀出或寫入的具體數據。3．計算機信息通路系統設計

a 系統使用的芯片：373、244、181、LED、6264及各種開關； b 實現寄存器和存儲器之間的信息傳輸； c 實現寄存器和運算器之間的信息傳輸； d 實現存儲器和運算器之間的信息傳輸； e 顯示各種信息。4．八位運算器的設計

a 系統使用的芯片：與門、或門、異或門、非門、D觸發器、驅動器、發光二極管、各種開關、三態鎖存器；

b 能實現8位二進制數的加法運算； c 能顯示參加運算的數據、能顯示運算結果；

d 能對運算結果實現直接傳輸、左移、右移、半字交換等操作。

計算機組成原理課程設計要求1周內完成。第l天布置任務、查資料，熟悉題目階段；第2天方案分析、比較階段；第3～4完成電路圖設計；第5～6天整理設計說明書及準備答辯階段；第7天答辯階段。

三、考核方法及成績評定

課程設計考核的原則是鼓勵創新、獨立完成。對于能夠按時保質保量的完成課程設計任務書內容要求工作量的，有創新點的設計給予好成績，鼓勵同學把設計方案作為課程的實驗環節綜合選作項目加以驗證，以此來培養學生的綜合創新設計能力。

成績評定采用兩級分制，即合格和不合格。

合格：設計方案比較新穎，設計說明書及設計電路原理圖比較規范、內容比較豐富。在設計過程中勤奮好學、有創新思想；

不合格：設計方案有嚴重錯誤，設計說明書及電路原理圖不規范、內容淺薄。在設計過程中勤奮好學精神不夠。

四、其他要求

1．要求學生在“計算機組成原理課程設計”階段，全力以赴完成課程設計任務，不能做與本設計無關的事，有事需向指導老師請假。按時完成設計任務書要求的設計任務。

2．按照學校規定，設計資料交系統一存檔。

3．課程設計說明書一律在設計任務上手寫完成，書寫格式參照學校畢業設計（論文）格式要求執行。

撰寫人：王紅 系主任：彭晏飛

教學院長(主任)：沈學利

電子與信息工程學院計算機科學系

第四篇：《計算機組成原理課程設計》教學大綱

《計算機組成原理課程設計》教學大綱

設計周數：3周 學分：3 學分 適用專業：計算機科學與技術

預修課程：數字邏輯，數字邏輯課程設計，計算機組成原理

一、設計的目的及要求：

本課程設計是計算機科學與技術專業重要的實踐性教學環節之一，是在學生學習完《計算機組成原理》課程后進行的一次全面的綜合設計。目的是通過一個完整的8位指令系統結構（ISA）的設計和實現，加深對計算機組成原理課程內容的理解，建立起整機系統的概念，掌握計算機設計的基本方法，培養學生科學的工作作風和分析、解決實際問題的工作能力。

要求學生綜合運用計算機組成原理、數字邏輯和匯編語言等相關課程的知識，理解和熟悉計算機系統的組成原理，掌握計算機主要功能部件的工作原理和設計方法，掌握指令系統結構設計的一般方法，掌握并運用微程序設計（Microprogramming）思想，在設計過程中能夠發現、分析和解決各種問題，自行設計自己的指令系統結構（ISA）。

二、設計內容：

基于TDN-CM++計算機組成原理實驗教學系統，設計和實現一個8位指令系統結構（ISA），通過調試和運行，使設計的計算機系統能夠完成指定的功能。

設計過程中要求考慮到以下各方面的問題：

1、指令系統風格（寄存器-寄存器，寄存器-存儲器，存儲器-存儲器）；

2、數據類型（無符號數，有符號數，整型，浮點型）；

3、存儲器劃分（指令，數據）；

4、尋址方式（立即數尋址，寄存器尋址，直接尋址等）；

5、指令格式（單字節，雙字節，多字節）；

6、指令功能類別（算術／邏輯運算，存儲器訪問，寄存器操作，程序流控制，輸入／輸出）；

7、依據CPI值對指令系統進行性能分析。

三、設計的方法和步驟：

課程設計的過程按照軟件工程的指導思想進行，依次為可行性分析，概要設計，詳細設計，編碼實現，測試，重復修改，直至設計完成。方法和步驟如下：

1、在《計算機組成原理》課內已完成的算術邏輯運算實驗、存儲器實驗、總線基本實驗、數據通路組成實驗、微程序控制器實驗和基本模型機實驗的基礎上，深入理解具備五條基本指令、應用微程序設計技術實現的控制器的簡單模型機的組成結構、運行機制和工作原理；

2、認真剖析TDN-CM++計算機組成原理實驗教學系統的時序功能部件、指令譯碼電路、寄存器組控制、微指令格式、微指令流程、微地址形成部件的功能結構和工作機制，列出相應邏輯方程，找出指令操作碼字段與微程序入口地址形成、寄存器組控制的對應關系，確定每個時鐘節拍所對應的微操作；

3、根據TDN-CM++計算機組成原理實驗教學系統的功能最大化引腳圖和完整數據通路圖，設計自己的微指令流程框架、控制臺流程，完整的指令系統，微程序流程總圖，微指令代碼表；

4、將微指令代碼輸入控制存儲器并進行校對，利用所設計的指令系統編寫測試程序，輸入主存并加以運行，查看運行結果正確與否，提交指導教師確認設計結果；

5、編寫課程設計報告。

四、成績考核辦法：

考核方法：要求學生獨立完成課程設計，并寫出課程設計報告，根據課程設計完成情況現場考核，并結合課程設計過程中的表現及課程設計報告對學生進行等級評定。

成績評定：課程設計成績分兩部分，設計過程及結果占60％，設計報告占40％。

教研室主任（簽名）：

學院（系）領導（簽名）：

第五篇：計算機組成原理課程教學大綱20100902

《計算機組成原理》課程教學大綱

Computer Organization and Architecture

課程代碼：24100747

課程性質：專業基礎理論課，必修 適用專業：計算機科學與技術

軟件工程、網絡工程

總學時數：72

執

筆：陳平華

開課學期：4

總學分數：4.5 編寫年月：2006年7月

修訂年月：2007年7月

一、課程的性質和目的

本課程主要講授計算機的組成原理和內部運行機制，包括運算器部件、控制器部件、存儲器子系統、輸入/輸出子系統（總線與接口等）與輸入/輸出系統設備的功能、組成、設計、實現、使用。

本課程以闡述計算機個部件工作原理和組成結構為主，同時講述各部件間相互連接的方法，使學生掌握計算機硬件系統的組成、運行原理和設計方法。

通過本課程的學習，使學生了解計算機一般組成原理與內部運行機理，為學習本專業后繼課程打好基礎。

計算機技術發展迅速，組織課程內容要有較高的起點，反映較為成熟和先進的技術；應注重硬件基礎知識和整機概念的教學，培養學生硬件分析、設計和調試的能力，為學習和從事計算機硬件研究和設計打好基礎。

本課程實踐性較強，為加強學生對教學內容的理解和掌握，培養動手能力，設一門計算機組成原理實驗課于本課程配合。

二、課程教學內容及學時分配

第一章計算機系統概論（3學時）

計算機的分類和應用、計算機的硬件、計算機的軟件、計算機系統的層次結構。本章知識點為：存儲程序的概念、硬件的組成、計算機系統的層次結構。第二章運算方法和運算器（12學時）

數據與文字的表示方法、定點加法、減法運算、定點乘法運算、定點除法運算、定點運算器的組成、浮點運算方法和浮點運算器。

本章知識點為：定點運算方法、定點運算器的組成、浮點運算方法和浮點運算器的組成。第三章存儲系統（14學時）

存儲器概述、隨機讀寫存儲器、只讀存儲器和閃速存儲器、高速存儲器、cache存儲器、虛擬存儲器、存儲器保護。

本章知識點為：存儲體系的基本原理、主存儲器容量擴充的方法。第四章指令系統（10學時）

指令系統的發展與性能要求、指令格式、指令和數據的尋址方式、堆棧尋址方式、典型指令。

本章知識點為：指令的一般格式、尋址方式。第五章中央處理器（14學時）

CPU的功能和組成、指令周期、時序產生器和控制方式、微程序控制器、微程序設計技術、硬布線控制器、傳統CPU、流水CPU、RISC CPU、多媒體CPU。頻CPU的功能和組成、指令周期、時序產生器和控制方式、微程序控制器、微程序設計技術、硬布線控制器、傳統CPU、流水CPU、RISC CPU、多媒體CPU。

本章知識點為：CPU的功能和基本組成，指令周期的概念，時序產生器的組成，微程序控制器及其設計技術，硬布線控制器的結構。

第六章總線系統（5學時）

總線的概念和結構形態、總線接口、總線的仲裁、定時和數據傳送模式、PCI總線、ISA總線和Futurebus+總線。

本章知識點為：總線接口、總線的仲裁、定時和數據傳送模式。第七章外圍設備（6學時）

外圍設備概述、顯示設備、輸入設備和打印設備、硬磁盤存儲設備、軟磁盤存儲設備、磁帶存儲設備、光盤存儲設備。

本章知識點為：顯示設備、硬磁盤存儲設備、軟磁盤存儲設備的基本原理。第八章外圍設備（6學時）

外圍設備的定時方式與信息交換方式、程序中斷方式、DMA方式、通道方式、通用I/O標準接口。

本章知識點為：程序中斷方式、DMA方式的基本工作原理。

三、課程教學的基本要求

本課程是計算機專業的專業基礎課程，理論性較強，是本專業的理論基礎課程。在教學方法上，采用課前預習，課堂講授，課后自學，課堂討論等教學形式。

(一)課前預習

本課程是學生較早進入的專業課程，為使學生盡快適應專業課程的特點和學習方法，應指導學生做好充分的預習，避免學生面對大量的課程內容和對基礎知識的應用無法適應。

(二)課堂講授

本課程屬專業基礎理論課程，在教學中要求同學重點掌握基本概念、基本方法和基本規律，要著重培養學生理解理論的能力，在課程內容方面既要保持理論的系統性，又要注意聯系實際，并且重視技術科學的一般方法學的培養。

（三）課后自學

為了培養學生整理歸納，綜合分析和處理問題的能力，每章都安排一部分內容，課上教師只給出自學提綱，不作詳細講解，課后學生自學。

（四）課堂討論 課堂討論的目的是活躍學習氣氛，開拓思路。教師應認真組織，安排重點發言，充分調動每一名同學的學習積極性，做好總結。

（五）習題課

習題課以典型例題分析為主，并適當安排開闊思路及綜合性的練習及討論。

（六）課外作業

課外作業的內容選擇基于對基本理論的理解和鞏固，培養綜合計算和分析、判斷能力。

（七）平時測驗

為及時了解教學情況，教師可適當安排平時課堂測驗，每次測驗不超過30分鐘。

（八）考試

考試采用閉卷方式，考試范圍應涵蓋所有講授及自學的內容，考試內容應能客觀反映出學生對本門課程主要概念的記憶、掌握程度，對有關理論的理解、掌握及綜合運用能力。試題包括基本概念，基本理論，分析計算，題型可采用填空，判斷，計算，畫圖，簡答，分析等方式。

總評成績：一般情況下，課外作業、平時測驗占20%，期末閉卷考試占80%；特殊情況下，課外作業、平時測驗可提高到30%。

四、本課程與其它課程的聯系與分工

先修課程：電路與電子技術、數字邏輯

后續課程：匯編語言、計算機系統結構、接口與通訊、單片機原理

五、建議教材及教學參考書

［1］白中英主編，《計算機組成原理》，科學出版社，2001年出版 ［2］王愛英主編，《計算機組成與結構》，清華大學出版社，2004年出版