计算机组成原理教案模板.doc

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. . XXX学校教案 X~ X学年第学期课程名称计算机组成原理课程性质专业必修课授课对象X 授课教师XXXX 职称XX 使用教材《计算机组成原理》（第2版）高等教育唐朔飞编著授课时数XX X年X月X日 . .word.. . . 教案1 第1次课 2 学时课目、课题第一章计算机系统概论教学目的和要求教学目的：使学生对计算机的基本组成有个大概的认知，为以后各个部分具体的知识讲解奠定基础。教学要求：要求学生掌握计算机软硬件的概念，计算机系统的层次结构，了解计算机组成和计算机体系结构，掌握冯.诺依曼计算机的特点，熟悉计算机的硬件框图，了解计算机的工作步骤。掌握计算机硬件主要技术指标的原理及运算方法。重点难点重点： l 计算机软硬件的概念 l 计算机系统的层次结构 l .诺依曼计算机的特点 l 计算机硬件的主要技术指标难点： l 计算机系统的层次结构 l 计算机硬件主要技术指标的运算方法教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配计算机软硬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 .诺依曼计算机特点多媒体讲授法举例法 15min 计算机的硬件框图多媒体讲授法举例法 5min 计算机解决问题上机前的准确多媒体讲授法举例法 5min 计算机解决问题上机运行多媒体讲授法 25min 计算机的硬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 PPT+ 讲解+ 实例 1.1 计算机系统简介 1、计算机的软硬件概念计算机系统由软件和硬件两大部分组成。硬件指计算机的实体部分。软件是具有各类特殊功能的程序。软件分为系统软件和应用软件。系统软件的作用是管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，高效运行。应用软件是用户根据需要所编写的程序。 2. 计算机系统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. 计算机组成和计算机体系结构的区别结构是程序员所能看到的计算机系统的属性，如指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O处理。组成是如何实现这些属性。 1.2 计算机的基本组成 1. .诺依曼计算机的特点 2. 计算机的硬件框图 3. 计算机的工作步骤上机前准备建立模型确定计算方法编写程序上机运行 1.3 计算机硬件指标机器字长 CPU一次能处理的信息的位数，通常与CPU内寄存器的位数有关。各种语言的例子存储容量主存容量=存储字长*存储单元个数赋存容量运算速度 1.4 本书结构本书分四篇：第一篇：计算机系统概论第二篇：计算机的组成，包括CPU，存储器，I/O以及连接它们的系统总线。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组成及其工作原理。课后自我总结分析实例程序的讲解应该着重原理，先把原理讲清楚，例子的讲解会容易一些，学生理解起来也轻松一些。教案2 第2次课 2 学时课目、课题计算机的基本组成教学目的和要求教学目的：使学生对计算机的基本组成有个大概的认知，为以后各个部分具体的知识讲解奠定基础。教学要求：掌握冯.诺依曼计算机的特点，熟悉计算机的硬件框图，了解计算机的工作步骤。掌握计算机硬件主要技术指标的原理及运算方法。重点难点重点： l .诺依曼计算机的特点 l 计算机硬件的主要技术指标难点： l 计算机硬件主要技术指标的运算方法教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配冯诺依曼计算机的特点多媒体讲授法 15min 计算机的硬件框图多媒体讲授法举例法 10min 机器字长多媒体讲授法举例法 15min 存储容量多媒体讲授法举例法 5min 运算速度多媒体讲授法举例法 5min 计算机产生和发展多媒体讲授法 25min 计算机的硬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，机械工业课后自我总结分析冯诺依曼体系结构是重点，要学生要反复记忆。课后自我总结分析实例程序的讲解应该着重原理，先把原理讲清楚，例子的讲解会容易一些，学生理解起来也轻松一些。教案3 第3次课 2 学时课目、课题第三章系统总线教学目的和要求教学目的：要求学生能对系统总线在计算机硬件结构中的地位和作用有所了解教学要求：要求学生掌握总线概念，总线作用，总线连接部件的方式（两种）；掌握总线的分类：片内总线，系统总线，通信总线。掌握总线的特性，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，连接各部件的方式总线的分类：片内总线，系统总线，通信总线总线的特性及性能指标难点：总线中的系统总线教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配总线的作用及概念多媒体讲授法 10min 各部件之间的互联方式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 总线的性能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，机械工业课后自我总结分析上来直接分析这三种组合逻辑的电路图，让学生有些疑惑，下次应先介绍背景，再分析电路图，再写真值表。教案4 第4次课 2 学时课目、课题计算机的应用教学目的和要求教学目的：了解计算机的应用教学要求：要求学生掌握应用的方式和方法重点难点重点：计算机的应用和方法难点：计算机的应用方式教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配科学计算和数据处理多媒体讲授法 10min 工业控制和实时控制多媒体讲授法举例法 25min 网络技术的应用多媒体讲授法举例法 5min 虚拟现实多媒体讲授法举例法 15min 办公自动化和管理信息系统多媒体讲授法举例法 5min CAD/CAM/CIMS 多媒体讲授法举例法 20min 多媒体技术多媒体讲授法举例法 10min 人工智能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，机械工业课后自我总结分析上来直接分析这三种组合逻辑的电路图，让学生有些疑惑，下次应先介绍背景，再分析电路图，再写真值表。教案5 第 5 次课 2 学时课目、课题第三章总线的基本分类和性能结构教学目的和要求讲授计算机总线的概念和分类、总显得特性及性能指标总线结构、总线的控制。。重点难点重点：总线的分类难点：总线的结构。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配内片总线多媒体讲授法 5min 系统总线多媒体讲授法举例法 5min 通信总线多媒体讲授法举例法 20min 总线特性多媒体讲授法举例法 5min 总线的性能指标多媒体讲授法举例法 5min 总线的标准多媒体讲授法举例法 20min 单总线标准多媒体讲授法举例法 5min 多总线结构多媒体讲授法 5min 总线结构举例多媒体讲授法 25min 小结多媒体讲授法 5min 作业布置 3.4 3.6 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，机械工业课后自我总结分析总线的非常重要，要多举实例有利于学生记忆。教案6 第 6 次课 2 学时课目、课题存储器的概念教学目的和要求讲授计算机中分类和存储器的层次结构、主存储器的概述，随机存储器和只读存储器，。高速缓冲存储器，概念及cache主存地址映射，辅助存储器。。重点难点重点：存储器的分类难点：主存储器和高速缓冲存储器教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配存储器分类多媒体讲授法 5min 存储器的层次结构多媒体讲授法举例法 5min 半导体存储器芯片多媒体讲授法举例法 20min 随机存储器多媒体讲授法举例法 5min 只读存储器多媒体讲授法举例法 5min 存储器与CPU连接多媒体讲授法举例法 20min 存储器的校验多媒体讲授法举例法 5min Cache主存地址映射多媒体讲授法 5min 替换策略多媒体讲授法 25min 小结多媒体讲授法 5min 作业布置 6.2 6.3 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，机械工业课后自我总结分析存储器的内容比较抽象，为此要多带领学生预习复习有利于记忆。教案7 第6次课 2 学时课目、课题第五章输入输出系统教学目的和要求讲授计算机中输入输出系统的发展和组成，I/O设备与主机信息传送的控制方式其他I/O设备重点难点重点：I/O设备。难点：I/O接口。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配输入输出系统的发展多媒体讲授法 5min 输入输出系统的组成多媒体讲授法举例法 5min 输入设备多媒体讲授法举例法 20min 输出系统多媒体讲授法举例法 5min 接口的功能和组成多媒体讲授法举例法 5min 接口类型多媒体讲授法举例法 20min 程序查询流程多媒体讲授法举例法 5min 程序查询方式的接口电路多媒体讲授法 5min 中断概念多媒体讲授法 25min 小结多媒体讲授法 5min 作业布置 5.8 5.9 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，机械工业课后自我总结分析输入输出系统的作用很大，在讲课时要多给予学生讲解实例和项目，让学生有目的学。教案8 第8次课 2 学时课目、课题 I/O接口教学目的和要求讲授计算机I/O接口：接口的功能和组成、接口类型，程序的查询方式的接口电路，程序的中断方式和DMA方式。。重点难点重点：接口的功能和组成。难点：DMA方式教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配复习上节课内容多媒体讲授法 5min 接口的功能和组成多媒体讲授法举例法 5min 接口类型多媒体讲授法举例法 20min 程序的查询流程多媒体讲授法举例法 5min 程序查询方式的接口电路多媒体讲授法举例法 5min 中断的概念多媒体讲授法举例法 20min I/O中断的产生多媒体讲授法举例法 5min 程序中断方式接口多媒体讲授法 5min DMA的过程和类型多媒体讲授法 25min 小结多媒体讲授法 5min 作业布置 6.10 6.11 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，机械工业课后自我总结分析只分析了R-S锁存器和门控D锁存器的电路图，没有介绍它们的区别，下次课复习的时候加上。教案9 第9次课 2 学时课目、课题第六章计算机的运算方法教学目的和要求无符号数和有符号数、数的定点表示和浮点表示、定点运算方法、浮点四则运算、算数逻辑单元。重点难点重点：计算机的运算方法。难点：指令系统。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配无符号数和有符号数多媒体讲授法 5min 数的定点表示和浮点表示多媒体讲授法举例法 15min 定点数和浮点数的比较多媒体讲授法举例法 10min 定点运算多媒体讲授法举例法 5min 移位运算多媒体讲授法举例法 15min 加法与减法运算多媒体讲授法举例法 10min 浮点运算多媒体讲授法举例法 5min 浮点加减运算多媒体讲授法 5min 算数逻辑单元多媒体讲授法 25min 小结多媒体讲授法 5min 作业布置 6.3 6.5 6.9 6.10 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，机械工业课后自我总结分析基本讲述清楚，计算机的运算是重点，多带领学生计算，课后留作业。教案10 第10次课 2 学时课目、课题第七章指令系统教学目的和要求讲授机器指令、操作数类型和操作类型、寻址方式：指令寻址和数据寻址、指令格式举例、RISC技术重点难点重点：机器指令。难点：寻址方式。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配复习上节课内容多媒体讲授法 5min 指令的一般格式多媒体讲授法举例法 15min 操作数类型和操作类型多媒体讲授法举例法 10min 寻址方式多媒体讲授法举例法 25min 数据在存储器中的存放方式多媒体讲授法举例法 20min 指令格式举例多媒体讲授法举例法 15min RISC计算多媒体讲授法举例法 10min 小结多媒体讲授法 10min 作业布置 7.1 7.2 7.3 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，机械工业课后自我总结分析该部分讲述比较清楚，下次让学生自己介绍指令，增强他们的理解。教案11 第11次课 2 学时课目、课题第八章CPU的结构和功能教学目的和要求讲授CPU的结构的功能、结构框图和寄存器、控制单元和中断系统。重点难点重点：CPU的结构和功能。难点：控制单元和中断系统。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配复习上节课内容多媒体讲授法 5min CPU的功能多媒体讲授法举例法 15min CPU的结构框图多媒体讲授法举例法 10min CPU的寄存器多媒体讲授法举例法 25min 指令周期的概念多媒体讲授法举例法 20min 指令流水原理多媒体讲授法举例法 15min 流水线性能多媒体讲授法举例法 10min 小结多媒体讲授法 10min 作业布置 8.2 8.3 8.4 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，机械工业课后自我总结分析 CPU的功能和结构不好理解，所以要对学生耐心讲解，并且多带领学生练习。教案12 第12次课 2 学时课目、课题指令周期教学目的和要求通过本节课的学习，学生需要掌握指令周期：指令周期的基本概念、指令周期的数据流、指令流水的原理和影响流水性能的因素重点难点重点：指令周期。难点：指令集的数据类型和寻址模式。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配指令周期的基本概念多媒体讲授法 15min 指令流水原理多媒体讲授法举例法 5min 影响流水性能的因素多媒体讲授法举例法 20min 流水线中的多发技术多媒体讲授法举例法 15min 流水线性能多媒体讲授法举例法 20min 流水线的结构多媒体讲授法举例法 25min 小结多媒体讲授法 10min 作业布置 8.5 8.6 8.7 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，机械工业课后自我总结分析指令集的数据类型都是补码，下次将为什么是补码详细介绍一下，并再复习一下补码的表示方法。教案13 第13次课 2 学时课目、课题中断系统教学目的和要求通过本节课的学习，使学生们掌握中断系统的概念中断响应和中断服务程序入口地址的寻址重点难点重点：中断请求标记和中断判优逻辑。难点：中断响应教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配复习上节课内容多媒体讲授法 5min 中断的概念多媒体讲授法举例法 15min 中断服务程序入口地址的寻址多媒体讲授法举例法 10min 中断请求标记和中断判优逻辑多媒体讲授法举例法 15min 中断响应多媒体讲授法举例法 20min 保护现场和恢复现场多媒体讲授法举例法 10min 中断屏蔽技术现场多媒体讲授法举例法 20min 小结多媒体讲授法举例法 10min 作业布置 8.9 8.10 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，机械工业课后自我总结分析讲述清楚，下次引领学生分析指令的结构。教案14 第14次课 2 学时课目、课题第九章控制单元的功能教学目的和要求通过本节课的学习，使学生们掌握微操作命令的分析：取指周期、间址周期、执行周期、中断周期，控制单元的功能。。重点难点重点：条微操作命令的分析难点：控制单元的功能。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配复习上节课内容多媒体讲授法 5min 取指令周期多媒体讲授法举例法 15min 执行周期多媒体讲授法举例法 10min 中断周期多媒体讲授法举例法 25min 控制单元的外特性）多媒体讲授法举例法 20min 控制信号的举例多媒体讲授法举例法 15min 控制方式多媒体讲授法举例法 10min 小结多媒体讲授法 10min 作业布置 9.1 9.2 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，机械工业课后自我总结分析控制单元的作用和功能晦涩难懂，因此要就要教师仔细讲解。教案15 第15次课 2 学时课目、课题第十章控制单元的设计教学目的和要求通过本节课组合逻辑的设计、组合逻辑单元框图、组合逻辑设计步骤、微操作的节拍安排。。重点难点重点：组合逻辑的设计。难点：微程序的设计。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配复习上节课内容多媒体讲授法 5min 组合逻辑控制单元框图多媒体讲授法举例法 15min 微操作的节拍安排多媒体讲授法举例法 15min 组合逻辑设计步骤多媒体讲授法举例法 20min 字符数统计的指令分析多媒体讲授法举例法 20min 小结多媒体讲授法 10min 作业布置 10.1 10.2 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，机械工业课后自我总结分析实例程序的讲解应该着重原理，先把原理讲清楚，例子的讲解会容易一些，学生理解起来也轻松一些。教案16 第16次课 2 学时课目、课题微程序设计教学目的和要求通过本节课的学习，了解程序设计：微程序设计思想的产生、微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微程序的设计举例。重点难点重点：数据通路的基本部件。难点：指令周期内个部件的工作流程。教学进程教学内容辅助手段教学方法时间分配复习上节课内容多媒体讲授法 5min 微指令的编码方式多媒体讲授法举例法 15min 微指令序列地址的形式多媒体讲授法举例法 15min 微指令格式多媒体讲授法举例法 10min 微程序设计思想多媒体讲授法举例法 15min 微程序控制单元框图及工作原理多媒体讲授法举例法 10min 微程序设计举例多媒体讲授法举例法 20min 小结多媒体讲授法 10min 作业布置 10.6 10.7 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，机械工业课后自我总结分析基本清楚，需要学生自己多分析，给学生一些独立思考的时间。 . .word..

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