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计算机组成原理与系统结构教学大纲
The Composition and Architecture of Computer
适用专业：计算机科学与技术专业课程编号：
0809213046前修课程：大学计算机信息技术、电路与电子学、数字逻辑 学分：生总学时：64
一、课程性质、目的与要求课程性质：专业基础必修课、主干课
课程目的：本课程的教学目的在于通过对内在原理、本质特点的深入浅出的介绍，帮助学生 建立新型计算机系统的完整概念，学习计算机系统各组成部件的技术、设计思想和未来发展 趋势，了解计算机系统的最新研窕成果。
基本要求：通过本课程的教学，将使学生比较全面地掌握计算机的基本概念、基本原理、基 本结构、基本设计与分析方法，了解计算机组成与系统结构方面的最新进展和发展趋势，为 今后从事计算机系统硬件、软件的研究与开发及应用打下良好的基础。
二、教学内容：理论总学时：48学时第一章计算机系统概述2学时
基本内容：计算机系统的组成、计算机的基本工作原理、计算机的分类和应用。
重点：存储格式：大端格式和小端格式。存储程序的概念、硬件的组成、计算机系统的层次 结构。
难点：存储格式：大端格式和小端格式。存储程序的概念、计算机系统的层次结构。
第二章运算方法和运算器4学时基本内容：数据的表示、定点加减法运算、定点乘法运算、浮点四则运算、运算器的组成。 重点：定点运算方法、定点运算器的组成、浮点运算方法。
难点：定点乘法运算方法、浮点的表示及运算方法。
第三章存储系统8学时基本内容：存储器概述、半导体随机存储器、半导体只读存储器、并行存储器、高速缓冲存 储器、DRAM芯片技术和发展、虚拟存储器、辅助存储器。
重点：存储体系的基本原理、主存储器容量扩充的方法和Cache存储器。
难点：双端口存储器、多模块交叉存储器、相联存储器。
第四章指令系统 8学时基本内容：指令格式、寻址方式、指令系统、指令系统举例 重点：指令的一般格式、寻址方式。
难点：指令和数据的寻址方式。
第五章中央处理器10学时基本内容：CPU的功能与组成、控制器的功能和组成、单总线结构的操作过程、组合逻辑 控制器、微程序控制器的原理及设计、并行处理技术、精简指令系统计算机。
重点：CPU的功能和基本组成，指令周期的概念，微程序控制器及其设计技术，硬布线控 制器的结构。
难点：指令周期的概念，微程序控制器及其设计技术，硬布线控制器的结构。
第六章总线与外围设备6学时基本内容：总线的概念、系统总线、I/。接口、外围设备概述、输入设备、输出设备。
重点：总线接口，总线的仲裁、定时和数据传送模式、显示设备、硬磁盘存储设备的基本原 理。
难点：总线的仲裁和定时、显示设备、硬磁盘存储设备的基本原理。
第七章输入/输出系统 8学时基本内容：输入输出系统概述、程序直接控制方式、程序中断控制方式、直接存储器存取 （DMA）方式、通道控制方式、输入/输出处理机方式。
重点：程序中断方式、DMA方式的基本工作原理。
难点：程序中断方式、DMA方式和通道方式的基本工作原理。
第八章并行组织 2学时基本内容：体系结构中的并行性、互连网络、向量处理机、阵列处理机、多处理机系统和机 群系统。
重点：体系结构中的并行性、互连网络、多处理机系统和机群系统。
难点：互连网络、多处理机系统和机群系统。
三、实践环节或相关课程16学时
本课程配套实践教学环节：北京华清JM-M1组成与系统结构实验系统本课程配套相关课程：计算机组成与系统结构课程设计（2周）
序
a
实验项目名称
实验 类型
实验 要求
实验内容简介
应达到的 基本要求
学时 分配
1
加法器实验
验证
必做
掌握简单运算器 的数据传送通路； 验证加法器功能C
掌握
4
2
乘法器实验
验证
必做
掌握简单运算器 的数据传送通路； 验证乘法器功能。
掌握
4
3
存储器实验
验证
必做
掌握静态随机存 储器RAM工作特性 及数据的读写方 法
掌握
4
4
微程序控制器实验
验证
必做
理解总线的概念 及其特性；掌握总 线传输控制特性
掌握
4
注：1、实验类型：演示、验证、操作、综合、设计、研究。
2、实验要求：指必做、选做。
3、8学时以上（不含8学时）实践环节需单独设置大纲。
四、课时分配
序号
章节
内容
理论环节 时数
实验 时数
其他 环节
1
—
计算机系统概述
2

2

运算方法和运算器
4
4

3
—
存储系统
8
4

4
四
指令系统
8
4

5
五
中央处理器
10

6
六
总线与外围设备
6
4

7
七
输入/输出系统
8

8
八
并行组织
2

合计
48
16

总学分
4
总学时
64
五、建议教材与教学参考书
序号
书名
编者
出版社
版本
1
计算机组成与结构（第五版）
王爱英
清华大学出版社
2013
2
深入理解计算机系统（原书第
3版）
（美）布赖恩特 （Bryant.R.E.）
机械工业出版社
2016
3
计算机组成原理（第2版）
唐朔飞
高等教育出版社
2006
4
计算机组成与结构
罗福强
人民邮电出版社
2014
六、教学形式与考核方式1、教学形式：以课堂教学为主。建议采用多媒体教学课件。
2、考核方式：本课程考核方式为：考试，笔试。