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1、v 基本信息:计算机组织与体系结构教学大纲整理:刘文东时间:2013-2-3 20:37:53第 3 页 共 3 页课程编号:CS3121007课程名称:计算机组织与体系结构(Computer Organization and Architecture)学时:76+20学分:5.5课程类型:必修课程性质:学科基础课适用专业:计算机科学与技术先修课程:数字电路与逻辑设计、计算机导论开设学院:计算机学院v 课程的教学目标和任务:本课程为计算机科学与技术专业、网络工程专业的专业基础课。根据专业培养计划,将计算机组成原理、计算机系统结构等课程内容综合而成,知识面较宽,难度较大。本课程主要讲述计算机基本。
2、组成、各大组成部件的结构及工作原理、指令执行过程及CPU 微体系结构、流水线技术、并行计算机体系结构、提高计算机部件和整机性能的途径等内容,课程注重基础知识与新技术的融合、 理论到实践的转化,目标是培养具有创新和实际动手能力、真正理解和掌握计算机基本组成与结构、掌握计算机系统软硬件综合设计技术的人才。v 本课程与其他课程的联系和分工本课程的先修课程为计算机导论、数字电路与逻辑设计等,后继课程为嵌入式系统、微机系统、操作系统等。v 课程内容和基本安排(一)绪论(2 学时)主要内容:(1)计算机的发展史(过去、现在、未来)(2) 计算机的基本组成(3) 计算机的分层组织结构与分类(二)数值与编码(。
3、6 学时)主要内容:(1)数值数据的编码表示(2) 定点数与浮点(3) 非数值信息的编码表示(4) 校验码:奇偶校验码、海明码、循环码基本要求:(1)熟练掌握数的编码表示(原码、补码,变形补码、反码、移码)。(2) 掌握定点数与浮点数、规格化浮点数的概念(3) 了解非数值信息的编码表示(4) 掌握奇偶校验码、海明码、循环码编码方法和用途重点、难点:重点:补码及其性质;补码加减运算;定点数与浮点数的表示范围;奇偶校验码、海明码、循环码编码方法难点:补码及其性质;规格化浮点数的表示范围(三)指令系统(6 学时)主要内容:(1)指令格式及含义(2)操作码的编码原理及与地址字段的关系基本要求:(1)了。
4、解计算机的指令格式,掌握指令扩展操作码技术(2) 掌握指令和数据的寻址方式(3) 掌握常用的指令类型,了解汇编语言程序设计的基本方法。(4) 了解 CISC 与 RISC 的概念,了解理解精简指令系统计算机 RISC 的特点重点、难点重点:指令格式;指令的寻址方式;指令系统难点:指令扩展操作码技术;指令的寻址方式(四)存储系统(12 学时+4 学时)主要内容:(1)常用半导体存储器的存储原理、存储芯片的结构,计算机主存储器组成与控制方法;(2) 辅助存储器的种类与技术指标,硬盘存储器和光盘存储器的结构和工作原理,磁盘阵列技术;(3) Cache 存储器的工作原理,由 Cache主存虚存组成的三。
5、级存储体系。(4) 虚拟存储器的工作原理基本要求:(1)了解半导体存储器的分类、主要技术指标和基本操作(2) 掌握读写存储器 SRAM、DRAM 的存储原理和存储芯片的结构;掌握只读存储器EPROM、EEPROM、FLASH MEMORY 的存储原理和存储芯片的结构(3) 掌握主存储器的组成与控制方法(4) 掌握辅助存储器的种类与技术指标;掌握磁记录原理与记录方式,了解硬盘存储器的基本结构;了解光盘存储器的种类、组成和工作原理(5) 了解磁盘阵列技术与容错支持(6) 了解存储系统的层次结构的概念,掌握 Cache存储器的工作原理,掌握 Cache 存储器的三种地址映射方式,Cache 存储器的。
6、替换算法,Cache 与主存的一致性问题(7) 了解虚拟存储器的工作原理(8) 了解相联存储器的工作原理(9) 了解存储保护的基本方式重点、难点:重点:基本存储单元的存储原理;存储芯片的结构;半导体存储器的组成与控制; 磁记录原理与记录方式;Cache 存储器的工作原理难点:半导体存储器的组成与控制、Cache 存储器的三种地址映射方式(五) 运算方法及运算器(12 学时+8 学时)主要内容:(1)定点数的加减运算与加法器,定点数的乘法、除法运算与实现(2)定点运算器的组成与结构;浮点数四则运算与实现基本要求:(1)掌握定点数的加减运算与加法器的实现(2) 了解定点数的乘法运算方法与实现(3)。
7、 了解定点数的除法运算方法与实现(4) 掌握定点运算器的组成与结构(5) 了解浮点数的四则运算方法与实现,掌握浮点数的加减运算重点、难点:重点:定点数的加减运算;并行加法器的实现;定点运算器的组成与结构难点:并行加法器的实现;浮点数的运算(六)中央处理器(10 学时+8 学时)主要内容:(1)中央处理器的微体系结构(2) 指令流程、指令执行的全过程(3) 组合逻辑控制器及其设计思想,微程序控制器及其设计思想。基本要求:(1)了解中央处理器的微体系结构、CPU 性能参数(CPU 时间、CPI、MIPS、FLOPS)(2) 掌握指令流程、指令执行的全过程的分析与设计(3) 掌握微程序控制器的基本工。
8、作原理,理解微程序设计技术(4) 了解组合逻辑控制器及其设计思想重点、难点:重点:指令流程、指令执行的全过程的分析与设计;微程序控制器和微程序设计技术;CPU 性能参数计算难点:指令微操作流程的分析与设计(七)流水线技术(8 学时)主要内容:(1)流水线的概念与性能指标(2)流水线计算机实现的技术问题基本要求:(1)了解流水线的概念与分类(2) 掌握流水线的性能分析与技术指标(3) 了解流水线的相关问题及其处理方法重点、难点:重点:流水线的性能指标;流水线的相关难点:流水线的相关问题及其处理方法(八)总线与输入/输出系统(10 学时)主要内容:(1)总线的概念与结构(2) 接口的组成及功能(3。
9、) 常用的输入/输出控制方式:查询、中断、DMA、通道基本要求:(1)了解总线的概念(2) 掌握总线类型、总线组成与控制(3) 了解输入/输出系统的基本概念;接口的组成及功能(4) 了解常用的输入/输出控制方式的特点重点、难点:重点:总线结构、总线组成与控制(九)并行计算机体系结构(8 学时)主要内容:(1)计算机体系结构概述(2)并行计算机系统的基本概念和设计问题基本要求:(1)掌握计算机体系结构的基本概念(2) 掌握并行计算机系统的分类和结构(3) 了解并行计算机系统的设计问题(4) 了解几种典型的并行计算机系统结构重点、难点:重点:计算机体系结构的基本概念;并行计算机系统的分类和结构难点。
10、:并行计算机系统的设计问题(十)计算机系统设计概述(2 学时)主要内容:(1)计算机系统设计基本概念(2)计算机系统设计基本方法(自学)“”“”At the end, Xiao Bian gives you a passage. Minand once said, people who learn to learn are very happy people. In every wonderful life, learning is an eternal theme. As a professional clerical and teaching position, I understand 。
11、the importance of continuous learning, life is diligent, nothing can be gained, only continuous learning can achieve better self. Only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all walks of life keep up with the pace of enterprise development and innovate to meet the needs of the market. This document is also edited by my studio professionals, there may be errors in the document, if there are errors, please correct, thank you。