《计算机组成原理》课程-防灾科技学院.docVIP

《计算机组成原理 》课程教学大纲 防灾科技学院灾害信息工程系 张兵 数字电路设计计算机科学与技术、信息管理与信息系统专业一、课程目的《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要基础课。在计算机科学与技术信息管理与信息系统专业的教学计划中占有重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程打好基础。 ? 《计算机组成原理》《数字电路设计》基础知识性课程对专业基础知识综合与提升，帮助学生建立系统、完整的专业基础理论体系，培养学生设计开发计算机系统的能力，开拓学生的专业学术视野，为计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程发展奠定重要的基础。1．教学内容（ 1 ）第一章 计算机系统概论（2学时） §1.1计算机系统简介， §1.2计算机的基本组成 §1.3计算机硬件的主要技术指标 重点：计算机组成的概貌和框架。 难点：本章概念、名词较多，这些只是为进一步深化学习打下基础，因此严格讲本章没什么难点，只要建立计算机组成的框架即可。对指令和数据都以0或1代码存于存储器中，计算机如何区分它们这一问题，应特别注意重点理解。? （ 2 ）第二章 计算机的发展和应用（1学时） §2.1计算机的发展史 §2.2计算机的应用 §2.3计算机的展望 重点：使学生了解到从1946年ENIAC诞生到二十世纪五、六十年代，由于构成计算机的元器件发展变化（由电子管→晶体管→集成电路），使计算机的性能有了很大提高，每隔6至7年，计算机便更新换代一次，运算速度约提高一个数量级。而到了二十世纪七十年代，自从Intel公司生产了第一个微处理器芯片后，随着集成度成倍的提高，以每隔18个月芯片上的晶体管数就翻一番的速度使计算机得到极为广泛的应用，以至整个社会从制造时代进入到信息时代，出现了知识大爆炸，从而要激发学生学习本课程的积极性和主动性。? （ 3 ）第三章 系统总线（3学时） §3.1总线的基本概念 §3.2 总线的分类 §3.3总线特性及性能指标 §3.4总线结构 §3.5总线的判优控制和通信控制 重点：要求学生了解随着计算机的发展，应用领域的不断扩大，I/O设备的种类和数量也越来越多。为了更好地解决I/O设备与主机之间连接的灵活性，计算机的结构从分散连接发展成总线连接。由于各个子系统都通过总线交换信息，这就产生了总线的瓶颈问题，影响了计算机的速度。为了克服总线瓶颈又产生了多总线结构，进一步为了设计简化，便于维护，有利于批量生产，又提出了各种总线标准。特别是为了解决众多部件争用总线，必须对总线进行判优控制和通信控制。　　难点：为了解决总线上各模块争夺总线的使用权，解决通信双方如何获知传输开始和结束，以及通信双方如何协调配合，总线的通信控制是至关重要的。? （ 4 ）第四章 存储器（10学时） §4.1概述 §4.2主存储器 §4.3高速缓冲存储器 重点：存储器如同人的大脑具有记忆功能一样，是计算机组成的一个重要部件，它直接影响到计算机存储信息的容量和计算机的运行速度。围绕着计算机速度的提高，容量的扩大，促使存储器从基本组成元件到整体结构都在不断的发展和完善。　　当今计算机大多以半导体存储器作为主存储器，以硬盘或光盘作为辅助存储器。为了更好解决存储器的速度、容量和价格/位之间的矛盾，采用Cache-主存和主存-辅存的存储器结构，使存储器的总体性能得到很大的提高。学生必须掌握各类存储器的工作原理，以及各类存储器在存储器的存储层次结构中各自起的作用。　　难点：要求学生运用以前学过的电路知识和本章所学的半导体存储芯片，设计存储器和CPU的连接电路。注意要合理选用芯片，以及CPU和存储器芯片之间的地址线、数据线和控制线的连接，特别是存储芯片片选逻辑的确定。　　本章另一个难点是掌握不同的Cache-主存地址映象直接影响主存地址字段的分配及替换策略和命中率。? （ 5 ）第五章 输入输出系统（8学时）§5.1概述 §5.2外设简介 §5.3 I/O接口 §5.4程序查询方式 §5.5程序中断方式 §5.6 DMA方式 重点：输入输出系统是人机对话和人机交互的纽带和桥梁。由于输入输出设备工作速度与计算机主机的工作速度极不匹配，为此，既要考虑到输入输出设备工作的准确可靠，又要充分挖掘主机的工作效率，因此要求学生掌握主机与I/O交换的三种控制方式，即程序查询、程序中断和DMA，以及它们各自所需的硬件及软件支持。难点：要对处理中断的各类软、硬件技术运用自如；要认清周期窃取的含义；要分清CPU响应中断和允许周期挪用的时间