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ADDINCNKISM.UserStyle《计算机组成与体系结构实验》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程号
2023D00013
开课单位
网络空间安全与计算机学院
课程名称
（中文）计算机组成与体系结构实验
（英文）ComputerOrganizationArchitectureExperiments
课程性质
必修
考核类型
考查
课程学分
1
课程学时
34
课程类别
学科核心课
适用专业（类）
计算机科学与技术、信息安全、人工智能
二、课程描述及目标
（一）课程简介
《计算机组成与体系结构实验》课程是本专业（类）的一门学科核心课程，旨在通过课程实践，让学生深入了解计算机系统的基本组成和运行机制，提高硬件设计能力、软硬件编程能力和系统设计能力，培养创新意识和团队协作精神，为后续学习、就业打下基础。本课程主要涉及计算机组成与体系结构的基本知识、硬件设计原理、系统设计等理论知识。本课程主要包括编码实验、运算器部件实验、存储器部件实验等实验项目。
（二）教学目标
通过本课程学习，使学生能够实现对计算机组成原理各部件进行设计与功能验证，深化对半导体随机存储器的工作原理以及工作时序的理解，掌握控制器尤其是微程序控制器的工作原理和设计方法；最终要求学生在掌握各部件单元实验的基础上，设计实现一台完整的模型计算机，强化对计算机整机系统的理解，从而将理论和实践相结合，掌握设计技术、提升实践能力，为更好的学好“计算机组成与体系结构”理论课程和后继的计算机专业课奠定基础。
课程目标1：理解运算器、控制器、存储器等计算机核心部件的工作原理，培养运用所学专业知识分析、解决问题的能力。
课程目标2：掌握用硬件描述语言设计硬件电路的方法，培养用科学思维进行复杂工程设计能力。
课程目标3：设计一台功能基本完整的计算机，培养创新能力和综合设计能力。
三、课程目标对毕业要求的支撑关系
毕业要求指标点
课程目标
1-4能够利用系统思维的能力，将工程知识用于专业工程问题解决方案的比较与综合，并体现计算机科学与技术、信息安全、人工智能等计算机相关领域先进的技术
课程目标1
2-2能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达计算机科学与技术、信息安全、人工智能等计算机相关领域的复杂工程问题
课程目标2
3-2能够针对计算机科学与技术、信息安全、人工智能等计算机相关领域工程的特定需求，完成硬件单元和软件模块的设计
课程目标3
四、教学方式与方法
（一）教学方式
以实验设计与实现为主线，结合讲授原理、学生实验、交流与谈论等方式，帮助学生加深对知识的理解和掌握；通过撰写高质量实验报告，锻炼学生写作和表达能力。
（二）教学方法
教师根据实验任务介绍实验目的和要求，然后讲解实验原理和实验方法；学生参考实验课教材，独立完成实验并记录实验结果，撰写完整的实验报告；实验过程中，教师针对学生提问进行具体答疑；学生完成实验后，教师检查实验结果，根据实验完成情况给学生提供反馈和指导；收缴实验报告。
五、教学重点与难点
（一）教学重点
1.运算器部件实验
2.控制器部件实验
3.单周期处理器设计与实现
（二）教学难点
1.控制器部件实验
2.单周期处理器设计与实现
六、实验内容、基本要求与学时分配
序号
实验项目名称
实验内容与要求
学时
类型
对应课程目标
1
编码实验
1.理解和掌握容错编码的原理，掌握常用容错码的编码算法及校验方法。
2.对十进制数的编码与运算有初步了解，理解和掌握BCD码的原理、编码及加法。
3
验证性
课程目标1
2
运算器部件实验
1.理解运算器部件完成各种运算的原理。
2.掌握各种运算器部件的设计方法，并对各种运算器部件进行功能验证。
3.理解多功能算术逻辑运算单元的设计原理，验证多功能算术逻辑运算单元的功能。
12
设计性
课程目标1
课程目标2
课程目标3
3
存储器部件实验
1.理解计算机存储器部件的分类和作用。
2.掌握存储器部件的工作原理以及数据读写方法。
3
设计性
课程目标1
课程目标2
课程目标3
4
控制器部件实验
1.理解控制器的控制原理，进一步掌握指令流程和功能。
2.了解和掌握组合逻辑控制器的设计思路与方法。
3.了解和掌握微程序控制器的设计思路与方法。
6
设计性
课程目标1
课程目标2
课程目标3
5
单周期处理器设计与实现
在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统，设计实现一台完整的简单模型计算机。
10
综合性
课程目标1
课程目标3
合计
34
注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括“验证性”、“设计性”、“……”等。
七、学业评价和课程考核
（一）考核类型：?考试eq\o\ac(□,√)考查
（二）考核方式：?实验报告?实验作品
eq\o\ac(□,
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