《计算机组成原理》课程教学大纲.docx
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1、计算机组成原理课程教学大纲课程基本信息课程名称(中文)计算机组成原理课程名称(英文)Computer Organization Principles课程类别:学科基础课程课程性质必修授课语言中文授课学期第4学期学分4课程学时及分配总学时讲课实验课外644816适用专业物联网工程等授课学院计第机与软件学院先修课程大学物理n、电路11、电子技术基础后续课程微机原理与接口技术、无线传感网络技术课程简介课程基本定位:本课程为物联网工程专业专业主干课。该课程的教学 目的是使学生理解常用计算机组成与系统结构工作原理,能够运用所 学理论知识,进行计算机系统的运行能分析、计算,正确开展实验, 为后续“微机原理
2、与接口技术”、“无线传感器网络”等专业课程打卜 基础,同时为从事物联网工程技术工作和科学研究奠定初步基础。课程复杂工程问题:计算机组成原理中的“复杂计算机模型系统 设计”是计算机由CPU、存储器、中断控制器、总线以及实现逻辑和 各部件之间的接口关系,依照工程实际需求,融合个性需求,将工业 现场环境的参数与计算机系统有机地结合在一起,通过网络化综合智 能控制和管理,实现一个模型计算机,属于“复杂工程问题”。该课 程设计要求学生在学习基本电路的基础上,综合运用传感器、电子线 路、通信、嵌入式系统等多方面专业知识,考虑如何启效扩展存储器 容量方面问题,在查阅相关资料基础上,深入分析形成设计方案。在
3、调试过程中,需要使用多种现代工具(如测量仪器、电子设计自动化), 同时在整个过程中培养学生的团队合作精神、沟通能力、工程管理等 多项毕业要求。在本专业培养方案中多项教学活动均涉及到解决“复 杂工程问题”能力的培养。核心学习结果:结合自主学习,理解计算机的原理、结构及运行特性; 能够在学习小组中,运用计算机的相关专业知识,分析计算机控制系 统的复杂工程问题,设计合适的解决方案,并正确有效地开展实验验 证工作。主要教学方法:讲授、案例、实验、专题研讨大纲更新时间二、课程目标工程设计软 件应设计开 发的能力。设计软件应设 计开发的能 力。目设计软件 应设计开发 的能力。目设计软件 应设计开发 的能力
4、。设计软件应 设计开发的 能力。七、参考书目及学习资料1、袁春风,计算机组成与系统结构(第2版),清华大学出版社,2015年2、袁春风,计算机组成与系统结构习题解答和教学指导(第2版),清华大学出版 社,2016年课程总目 标课程子目标达成方法1.知识1.1 :掌握数据的机器级表示以及运算方法和运算部件;L2:掌握计算机指令系统以及中央处理器;.1.3 :掌握指令流水线,与CPU连接及编制响应的初始化程序和应用程序;1.4 :掌握计算机系统分层体系结构。讲授、实验、 案例、专题研 讨。2.能力2.1 :具有计算机应用系统软硬件设计与开发能力;2.2 :具有接口电路控制字编程、初始化编程应用能力
5、;2.3 :具有工程应用与工程设计软硬件设计开发能力;2.4 :能够就微机系统复杂工程问题的求解,在学习小组中, 充分发挥组织、协调能力,与小组成员有效沟通,合作解决 问题。讲授、实验、 案例、专题研 讨。3.素养3.1:拥有求真务实、切问近思等科学精神。实验、专题讨 论。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号支撑的毕业要求指标点课程目标1指标点L 2:能够运用数学、工程 基础和专业知识的基本概念、基 本理论和基本方法对物联网工程 领域的智慧标识和感知、信息传 送和智能处理环节的复杂工程问 题进行数学建模并求解。课程目标LL 1,2 课程目标2. 1,2.22指标点2.2:应用数学、自然科
6、学、工程科学和专业知识的基本 原理,针对物联网工程领域的智 慧标识和感知、信息传送和智能 处理等环节的复杂工程问题进行 抽象、描述和表达。课程目标1.3, L 4课程目标2.33指标点4.1:能够根据物联网工 程领域的智慧标识和感知、信息 传送和智能处理环节的系统需 求,通过文献研究,利用理论分 析等手段,给出相关复杂工程问 题的解决方案。课程目标3.1指标点IL 2:掌握物联网工程项课程目标2. 4课程目标2. 44目全生命周期各过程管理的基本、理论教学环节及基本要求、理论教学环节及基本要求方法和技术。章标题教学内容学时预期学习成果 (描述学生在学完本 节内容后其知识、 能力或素养预期成 果
7、到达的程度,后同)教学方式(讲授、专题研 讨、案例、实验、 实地调研等,但 不限于此)课程目标第一章计算机系统概述2熟悉计算机系统层 次化结构,了解计 算机性能测量和评 价指标以及计算机 性能影响因素。讲授、案例目标1.1目标2.1第二章数据的机器级表示4掌握真值与编码表 示数之间的转换方 法、奇偶校验、海 明校验的基本原理 以及CRC码校验的 计算和检错方法。讲授、案例、作 业目标1.2目标2.2第三章运算方法和运算部件8掌握定点数的逻辑 移位、算术移位和 扩展操作方法,补 码加减运算方法、 浮点数加减运算方 法以及算术逻辑单 元的功能结构。讲授、案例、实 验、作业目标L3目标1.4目标2.
8、3第四章指令系统6掌握指令系统设计 中的有关指令格 式、操作数类型、 寻址方式、操作类 型。讲授、案例、实 验、作业目标1.4目标L4目标2.1第五章中央处理器6掌握CPU的主要功讲授、案例、专目标L3犯能、CPU的内部结 构、指令的执行过 程、数据通路的基 本组成、数据通路 的定时、数据通路 中信息的流动过 程。题研讨、作业目标L4目标2.4第六章指令流水线4掌握现代计算机 CPU是如何执行指 令,在指令流水线 中如何处理异常和 中断。讲授、案例、专 题研讨目标1.4目标2.2第七章存储器分层体系结构6掌握存储器分层体 系结构的几类存储 器的工作原理和组 织形式。讲授、案例、专 题研讨、作业
9、目标1.3目标L4目标2.2第八章互联及输入输出组织4掌握现代计算机中 各主要模块之间的 总线互联方式,以 及输入输出系统涉 及的软硬件概念和 知识体系。讲授、案例、专 题研讨目标L4目标3.1五、实践(实验)教学环节及基本要求编 号实践(实 验)工程 名称教学内容学 时实验类 型预期学习成果课程目标1补码表示 实验分析简单C语言程序中与 数据表示相关的执行行 为,通过实际代码执行验 证真是计算机中数据表 示的编码体系。2设计掌握获取C语 言变量机器码 的方法,培养 数据表示层面 的基本的软硬 件协同系统 观。目标2.1目标2.42海明校验 码设计实 验设计海明码校验编码电 路,并设计海明码校
10、验解 码电路并进行相应的传 输测试。2设计掌握海明校验 码设计原理与 纠错性能,能 独立设计实现目标2.3目标2.4汉子编码的海 明校验编码体 系,并最终哎 实验环境中利 用硬件电路实 现对应的编码 电路。3串行通信 设计实验在Logisim模拟器中翻开 文件,在对应的子电路中 利用已经封装好的全加 器设计8位串行可控加减 法电路。2设计能够掌握1位 全加器的实现 逻辑,掌握多 位可控加减法 电路的实现逻 辑,在软甲那 种实现多位可 控加减法电 路。目标2.3目标2.44RAM组件实验在数据表示实验的工程 文件中新增子电路,复制 流水传输测试电路,改造 改电路中编码流水传输 的第五阶段。2设计
11、掌握 Logisim 平台中RAM 组件的基本使 用方法,进一 步熟悉流水传 输控制机制。目标2.2目标2.3目标2.4六、课程评价(一)考核内容、考核方式与课程目标对应关系课程目标考核内容考核方式及占比(%)成绩 (%)作业课程实验考试目标1.1是否理解数据的机器级表示 以及运算方法和运算部件。2.5%2.5%2.5%7.5%目标L2是否理解计算机指令系统以 及中央处理器。2.5%2.5%7.5%12.5%目标L3是否理解指令流水线,与CPU 连接及编制响应的初始化程 序和应用程序。2.5%2.5%7.5%12.5%目标1.4是否理解计算机系统分层体 系结构。2.5%2.5%10%15%目标
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