【文章內(nèi)容簡介】 、實(shí)驗(yàn)、研究性專題、作業(yè)和答疑。分?jǐn)?shù)比例見下表。 平時作業(yè),研究性專題實(shí)驗(yàn) 期末考試 30％ 20％ 50％ 二、章節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì) 第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論教學(xué)設(shè)計(jì)（1）計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用。（2）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。（3）計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：快速性、通用性、準(zhǔn)確性和邏輯性。（4）性能指標(biāo)。（5）計(jì)算機(jī)的分類方法。理解馮諾依曼計(jì)算機(jī)中的五大部件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所起的作用，每個部件的基本工作原理。掌握存儲器地址和存儲單元的關(guān)系。理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)及各個層次間的相互依存關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)：（1） 計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)。（2） 存儲器地址和單元的關(guān)系。 通過對兩種機(jī)器結(jié)構(gòu)：馮諾依曼的基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)型的馮諾依曼結(jié)構(gòu)的分析和對比，說明兩種結(jié)構(gòu)的區(qū)別和各自的特點(diǎn)，從并行性角度，分析不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對機(jī)器性能的影響。1）用視圖的方法，讓學(xué)生對計(jì)算機(jī)各個部件的關(guān)系和原理建立直觀和形象的認(rèn)識。2）采用啟發(fā)式教學(xué)法，從數(shù)字電子技術(shù)課程已經(jīng)學(xué)過的對基本運(yùn)算部件的控制，引導(dǎo)學(xué)生理解從一般器件層依次向更高的層次：匯編語言層次、操作系統(tǒng)層次和高級語言層次。再從組合邏輯和時序電路控制角度，啟發(fā)學(xué)生由一般機(jī)器層次向下理解微程序控制層次。（1）從系統(tǒng)的觀點(diǎn)，理解計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分所構(gòu)成，而如果按功能再細(xì)分，可分為第零級是硬聯(lián)邏輯級，第一級是微程序級，第二級是傳統(tǒng)機(jī)器級，第三級是操作系統(tǒng)級，第四級是匯編語言級，第五級是高級語言級，第六級是應(yīng)用語言級。把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能分為多級層次結(jié)構(gòu)，就是有利于正確理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作過程，明確軟件，硬件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位和作用。（2）隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的常用指標(biāo)會不斷的提高。（3）組成原理是講解計(jì)算機(jī)的一般組成方法，而不是針對某一類計(jì)算機(jī)而言。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從功能上可劃分為哪些層次？各層次在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起什么作用？ ？按照此思想設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)應(yīng)由哪些部件組成？各起什么作用？. 指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？【計(jì)算機(jī)內(nèi)部由哪兩種信息在流動？它們彼此有什么關(guān)系？】 第二章 計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)（1）計(jì)算機(jī)的發(fā)展史；（2）計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域；（3）計(jì)算機(jī)的展望。（1）了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展史（2）了解計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域（3）了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢 自學(xué) 第三章 系統(tǒng)總線教學(xué)設(shè)計(jì)（1）總線及分類。（2）總線特性及性能指標(biāo)。（3）總線結(jié)構(gòu):單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)和三總線結(jié)構(gòu)。（4）總線連接方式: 串行傳送、并行傳送和分時傳送。（5）總線的控制：鏈?zhǔn)讲樵兎绞健⒂?jì)數(shù)定時查詢方式和獨(dú)立請求方式。（6）總線的通信：同步通信和異步通信。①了解總線的功能、分類、性能指標(biāo)和典型的結(jié)構(gòu)。②了解集中仲裁方式和分布仲裁方式。③掌握總線的控制方式④了解同步、異步、半同步通信、分離式通信方式。使用總線的關(guān)鍵在于判別連接到總線的各個設(shè)備或部件的優(yōu)先權(quán)；設(shè)備或部件取得總線控制權(quán)后，以什么通信方式與總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。總線的控制包括鏈?zhǔn)讲樵兎绞健⒂?jì)數(shù)定時查詢方式和獨(dú)立請求方式。要講清楚他們的工作原理和總線的控制過程，并比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。鏈?zhǔn)讲樵兎绞剑菏褂玫木€數(shù)少，優(yōu)先級固定不能改變，對查詢鏈的敏感性強(qiáng)。計(jì)數(shù)定時查詢方式：使用的線數(shù)中，優(yōu)先級容易改變，但速度比較慢。獨(dú)立請求方式：使用的線數(shù)多，優(yōu)先級容易改變，速度也快?？偩€的通信方式包括：同步、半同步、異步等通信方式。同步通信由統(tǒng)一時標(biāo)控制數(shù)據(jù)傳送；異步通信采用應(yīng)答方式 ，沒有公共時鐘；半同步通信方式是同步和異步的結(jié)合。介紹微機(jī)系統(tǒng)中常用的PCI總線。PCI的中文意思是“外圍器件互聯(lián)”是一種局部并行總線標(biāo)準(zhǔn)，由ISA總線發(fā)展而來的，ISA并行總線有8位和16位兩種模式，時鐘頻率為8MHz，工作頻率為33MHz/66MHz。是一種同步的獨(dú)立于處理器的32位或64位局部總線。從結(jié)構(gòu)上看，PCI是在CPU的供應(yīng)商和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級總線，具體由一個橋接電路實(shí)現(xiàn)對這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。PCI總線已成為了計(jì)算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)總線。已成為局部總線的新標(biāo)準(zhǔn)，主要用于連接顯示卡、網(wǎng)卡、聲卡。（1）結(jié)合圖片形象地演示總線的結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生理解總線的工作原理。（2）結(jié)合案例教學(xué)，理解總線在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。（3）采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)的方法，留一定的時間，給同學(xué)進(jìn)行討論和提問，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考，加深對于相關(guān)知識點(diǎn)的理解?？偩€是連接各個部件的信息傳輸線，總線包括：片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和通信總線?？偩€的性能指標(biāo)包括機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和時間特性?？偩€結(jié)構(gòu)：單總線，雙總線，三總線?？偩€判優(yōu)有兩種方法：集中仲裁方式和分布仲裁方式。集中仲裁方式的具體實(shí)現(xiàn)有三種：包括鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、?jì)數(shù)定時查詢方式和獨(dú)立請求方式?？偩€的通信方式包括：同步、半同步、異步等通信方式。 第3章題 14 第四章 存儲器教學(xué)設(shè)計(jì)存儲器是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的五大組成部分之一,本章主要介紹存儲器的基本工作原理。首先從存儲器概述入手，介紹存儲器的分類和層次結(jié)構(gòu)，通過主存的單元、地址、技術(shù)指標(biāo)等概念引入半導(dǎo)體存儲器芯片，靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM的讀寫時序以及動態(tài)刷新的基本原理。重點(diǎn)介紹存儲器與 CPU 的連接，掌握主存儲器的組織方法。然后介紹提高訪存速度的兩個措施：Cache和多體交叉存儲器，重點(diǎn)掌握Cache的原理和地址映射方法。本章教學(xué)的目的是通過對主存儲器，高速緩沖存儲器，輔助存儲器等的介紹，使得學(xué)生掌握主存儲器的技術(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)和基本操作，掌握主存儲器組織，掌握CACHE的功能、基本原理、地址映像（直接映像方式）和替換策略，掌握多體交叉存儲器的基本原理及地址交叉方法。具體要求為：（1）理解存儲器的分類和分級結(jié)構(gòu)；（2）掌握主存儲器的技術(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)和基本操作；（3）理解半導(dǎo)體存儲器的基本組成和工作原理；（4）掌握主存儲器組織；（5）掌握CACHE的功能、基本原理、地址映像（直接映像方式）和替換策略；（6）掌握多體交叉存儲器的基本原理及地址交叉方法。重點(diǎn)：緩存主存及主存輔存結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、讀寫時序、存儲器字位擴(kuò)展時與CPU的連接方式、Cache的原理和地址映像方法、多體并行系統(tǒng)的高位交叉編址的多體存儲器和低位交叉編址的多體存儲器的存儲原理、編址方式以及對存儲帶寬的影響。難點(diǎn)：靜態(tài)RAM的讀寫時序、動態(tài)RAM的刷新原理以及Cache的地址映像方法。（1）RAM和ROM的讀寫時序案例：靜態(tài)RAM (SRAM)：Intel2114外特性、Intel2114 RAM矩陣、靜態(tài)RAM (2114)讀寫時序；動態(tài)RAM芯片：三管動態(tài)RAM芯片(Intel 1103)讀寫、單管動態(tài)RAM 4116外特性、4116芯片讀寫原理；（2）存儲器組織案例：通過位并聯(lián)法和地址串聯(lián)法實(shí)現(xiàn)小容量的存儲芯片構(gòu)成大容量的存儲空間。（3）Cache地址映像案例：直接映像和全相聯(lián)映像方式下，CPU與Cache和主存的連接方式和訪問方式。（1）結(jié)合多媒體資源，形象地演示存儲器的結(jié)構(gòu)和訪存過程，幫助學(xué)生理解存儲器的工作原理。（2）結(jié)合案例教學(xué)，通過讀寫時序案例、存儲器組織案例、Cache地址映像案例從理論到實(shí)踐，由簡入難的遞進(jìn)理解基本原理，并掌握實(shí)際設(shè)計(jì)方法。（3）結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過存儲器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)提高實(shí)際動手能力，掌握實(shí)踐技能。（4）采用混合式教學(xué)，充分利用數(shù)字化教學(xué)資源包括文本、電子課件、視頻等幫助學(xué)生提高自學(xué)習(xí)能力，加深對于相關(guān)知識點(diǎn)的理解。本章主要講授存儲器的分類和分級結(jié)構(gòu)、主存儲器的技術(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)和基本操作、半導(dǎo)體存儲器的基本組成和工作原理、主存儲器組織、CACHE的功能、基本原理、地址映像（直接映像方式）和替換策略、多體交叉存儲器的基本原理及地址交叉方法等。配合知識點(diǎn)（緩存主存及主存輔存結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、靜態(tài)RAM的讀寫時序、存儲器字位擴(kuò)展時與CPU的連接方式、Cache的原理和地址映射方法等）完成配套教材習(xí)題。習(xí)題：第4章題1111222231。 第五章輸入輸出系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)輸入輸出是計(jì)算機(jī)中的重要組成部件，它提供了人與計(jì)算機(jī)的交互的接口。本章主要內(nèi)容是計(jì)算機(jī)輸入輸出系統(tǒng)的硬件工作原理和軟件設(shè)計(jì)思路。首先介紹了輸入輸出系統(tǒng)的概念和組成，I/O設(shè)備和主機(jī)的信息傳輸與控制方式；在此基礎(chǔ)上對查詢方式、中斷方式和DMA方式的硬件組成和接口的數(shù)據(jù)傳輸控制過程進(jìn)行了討論，重點(diǎn)針對中斷的概念、中斷排隊(duì)、中斷入口地址的形成、中斷系統(tǒng)的分級和中斷的屏蔽技術(shù)進(jìn)行了講解。本章教學(xué)的目的是通過對輸入輸出系統(tǒng)的介紹，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)中信息交互過程中的控制方式以及硬件接口電路的工作原理。具體要求為：（1）理解輸入輸出系統(tǒng)的概念和組成，I/O設(shè)備和主機(jī)的信息傳輸與控制方式；（2）掌握程序查詢方式的工作流程和查詢接口電路的工作原理；（3）掌握中斷的基本概念、中斷排隊(duì)、中斷向量地址的形成方法；（4）掌握中斷接口電路的工作原理和數(shù)據(jù)傳輸過程；（5）掌握中斷系統(tǒng)的構(gòu)成與中斷屏蔽技術(shù)；（6）理解DMA方式的特點(diǎn)、DMA的工作過程和DMA接口的功能與組成。重點(diǎn)：程序查詢方式的工作流程和查詢接口電路的工作原理，中斷的基本概念、中斷排隊(duì)、中斷向量地址的形成方法，中斷接口電路的工作原理和數(shù)據(jù)傳輸過程，中斷屏蔽技術(shù)，DMA控制數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)等。難點(diǎn)：中斷向量地址的形成方法，中斷接口電路的工作原理和中斷屏蔽技術(shù)。（1）查詢接口案例：說明在程序查詢方式下，查詢接口如何完成數(shù)據(jù)的交換。（2）中斷向量地址的形成案例：通過中斷排隊(duì)電路、中斷向量地址形成部件和中斷向量表完成進(jìn)入中斷服務(wù)程序的方法。（3）中斷接口案例：通過中斷接口電路輸入數(shù)據(jù)的工作過程，描述了當(dāng)中斷發(fā)生時，外設(shè)的數(shù)據(jù)如何通過中斷接口電路進(jìn)入到CPU的全過程。（4）中斷屏蔽技術(shù)案例：通過屏蔽技術(shù)來改變中斷源的優(yōu)先級，從而改變CPU的運(yùn)行軌跡。（5）DMA接口案例：通過多路外設(shè)（磁盤、磁帶、打印機(jī)）申請DMA請求，描述多路型 DMA 接口的工作原理。1，結(jié)合多媒體資源，形象地演示中斷入口地址的形成過程和進(jìn)入中斷服務(wù)程序的方法，幫助學(xué)生理解中斷的過程和中斷接口的工作原理。2，結(jié)合案例教學(xué)，通過查詢接口案例、中斷向量地址的形成案例、中斷接口案例、中斷屏蔽技術(shù)案例、DMA接口案例，描述計(jì)算機(jī)輸入輸出接口的工作原理和數(shù)據(jù)空是方法。3，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過中斷實(shí)驗(yàn)加深了對中斷接口工作原理的認(rèn)識，提高實(shí)際動手能力，掌握實(shí)踐技能。4，采用混合式教學(xué)，充分利用數(shù)字化教學(xué)資源包括文本、電子課件、視頻等幫助學(xué)生提高自學(xué)習(xí)能力，加深對于相關(guān)知識點(diǎn)的理解。本章主要講授了計(jì)算機(jī)輸入輸出系統(tǒng)的硬件工作原理和軟件設(shè)計(jì)思路。包括輸入輸出系統(tǒng)的概念和組成，I/O設(shè)備和主機(jī)的信息傳輸與控制方式；查詢方式、中斷方式和DMA方式的硬件組成和接口的數(shù)據(jù)傳輸控制過程，中斷的概念、中斷排隊(duì)、中斷入口地址的形成、中斷系統(tǒng)的分級和中斷的屏蔽技術(shù)等內(nèi)容。配合知識點(diǎn)（查詢方式、中斷方式和DMA方式的硬件組成和接口的數(shù)據(jù)傳輸控制過程，中斷的概念、中斷排隊(duì)、中斷入口地址的形成、中斷系統(tǒng)的分級和中斷的屏蔽技術(shù)）完成配套教材習(xí)題。習(xí)題：第5章題1111222222333；習(xí)題：第8章題222228； 第六章 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法教學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)之所以能夠有效地進(jìn)行運(yùn)算是由于CPU中有快速地ALU，以及ALU采用了高效的運(yùn)算方法。本章主要討論了運(yùn)算方法和運(yùn)算器的工作原理。首先介紹了原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼的表示方法，各種碼制與真值間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和它們的表示范圍，以及定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的格式和范圍。在此基礎(chǔ)上介紹了加減運(yùn)算方法、原碼和補(bǔ)碼的乘法運(yùn)算，浮點(diǎn)數(shù)的加減乘運(yùn)算，討論了定點(diǎn)數(shù)溢出和浮點(diǎn)數(shù)溢出的判斷方法。最后從硬件的角度講解了影響ALU運(yùn)算速度的進(jìn)位過程，介紹了提高進(jìn)位速度的各種手段。本章教學(xué)的目的是通過對運(yùn)算方法和運(yùn)算器的介紹，使得學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示，定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的加、減、乘等運(yùn)算方法，定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的溢出判別，以及提高進(jìn)位速度的ALU的工作原理。具體要求為：（1）掌握定點(diǎn)數(shù)的真值、原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼的表示和相互轉(zhuǎn)換方法；（2）掌握定點(diǎn)數(shù)的移位運(yùn)算、原碼及補(bǔ)碼加減運(yùn)算以及溢出的概念與檢測方法；（3）掌握定點(diǎn)原碼和補(bǔ)碼的乘法運(yùn)算方法；（4）掌握浮點(diǎn)數(shù)的表示和規(guī)格化表示方法，浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算方法；（5）掌握ALU的功能、設(shè)計(jì)方法和工作原理。重點(diǎn)：定點(diǎn)數(shù)的原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼的表示和相互轉(zhuǎn)換方法，補(bǔ)碼加減運(yùn)算以及溢出的概念與檢測方法，原碼和補(bǔ)碼的乘法運(yùn)算方法，浮點(diǎn)數(shù)的表示和規(guī)格化表示方法，浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算方法，ALU的設(shè)計(jì)方法和工作原理。難點(diǎn)：原碼和補(bǔ)碼的乘法運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化、ALU的設(shè)計(jì)方法和工作原理。（1）真值轉(zhuǎn)換成原碼、補(bǔ)碼、反碼和移碼案例：通過這些案例，理解真值到各種碼制的變換以及各種碼制的轉(zhuǎn)換方法；（2）定點(diǎn)數(shù)的加減及溢出判別案例：通過補(bǔ)碼加減運(yùn)算來深化理解判斷溢出的“一位符號法”和“二位符號法”的含義，理解運(yùn)算溢出后的現(xiàn)象以及運(yùn)算溢出的實(shí)質(zhì)。（3）定點(diǎn)數(shù)原碼一位乘法案例：通過原碼乘法運(yùn)算過程描述原碼的符號位和數(shù)值為分開運(yùn)算，移位是按邏輯右移進(jìn)行。（4）定點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼一位乘法案例：通過補(bǔ)碼乘法運(yùn)算過程描述補(bǔ)碼的符號位和數(shù)值為一起參加運(yùn)算，移位是按算術(shù)右移進(jìn)行。（5）浮點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼加減運(yùn)算案例：通過浮點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼加減運(yùn)算過程描述了對階、尾數(shù)加減、規(guī)格化、舍入等過程。1，結(jié)合多媒體資源，形象地演示運(yùn)算方法的具體步驟，ALU的進(jìn)位過程，幫助學(xué)生理解運(yùn)算方法和ALU的工作