【正文】 和ALU的工作原理。（4）定點數(shù)補碼一位乘法案例：通過補碼乘法運算過程描述補碼的符號位和數(shù)值為一起參加運算，移位是按算術右移進行。（1）真值轉(zhuǎn)換成原碼、補碼、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）定點數(shù)的加減及溢出判別案例：通過補碼加減運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，理解運算溢出后的現(xiàn)象以及運算溢出的實質(zhì)。重點：定點數(shù)的原碼、補碼、反碼和移碼的表示和相互轉(zhuǎn)換方法，補碼加減運算以及溢出的概念與檢測方法，原碼和補碼的乘法運算方法，浮點數(shù)的表示和規(guī)格化表示方法，浮點數(shù)的運算方法，ALU的設計方法和工作原理。本章教學的目的是通過對運算方法和運算器的介紹，使得學生掌握計算機中數(shù)的表示，定點數(shù)和浮點數(shù)的加、減、乘等運算方法，定點數(shù)和浮點數(shù)的溢出判別，以及提高進位速度的ALU的工作原理。在此基礎上介紹了加減運算方法、原碼和補碼的乘法運算，浮點數(shù)的加減乘運算，討論了定點數(shù)溢出和浮點數(shù)溢出的判斷方法。本章主要討論了運算方法和運算器的工作原理。配合知識點（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、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）完成配套教材習題。本章主要講授了計算機輸入輸出系統(tǒng)的硬件工作原理和軟件設計思路。3，結(jié)合實驗教學，通過中斷實驗加深了對中斷接口工作原理的認識，提高實際動手能力，掌握實踐技能。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入中斷服務程序的方法，幫助學生理解中斷的過程和中斷接口的工作原理。（4）中斷屏蔽技術案例：通過屏蔽技術來改變中斷源的優(yōu)先級，從而改變CPU的運行軌跡。（2）中斷向量地址的形成案例：通過中斷排隊電路、中斷向量地址形成部件和中斷向量表完成進入中斷服務程序的方法。難點：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。具體要求為：（1）理解輸入輸出系統(tǒng)的概念和組成，I/O設備和主機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、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)的構成與中斷屏蔽技術；（6）理解DMA方式的特點、DMA的工作過程和DMA接口的功能與組成。首先介紹了輸入輸出系統(tǒng)的概念和組成，I/O設備和主機的信息傳輸與控制方式；在此基礎上對查詢方式、中斷方式和DMA方式的硬件組成和接口的數(shù)據(jù)傳輸控制過程進行了討論，重點針對中斷的概念、中斷排隊、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進行了講解。 第五章輸入輸出系統(tǒng)教學設計輸入輸出是計算機中的重要組成部件，它提供了人與計算機的交互的接口。配合知識點（緩存主存及主存輔存結(jié)構的特點、靜態(tài)RAM的讀寫時序、存儲器字位擴展時與CPU的連接方式、Cache的原理和地址映射方法等）完成配套教材習題。（4）采用混合式教學，充分利用數(shù)字化教學資源包括文本、電子課件、視頻等幫助學生提高自學習能力，加深對于相關知識點的理解。（2）結(jié)合案例教學，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踐，由簡入難的遞進理解基本原理，并掌握實際設計方法。（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。難點：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。具體要求為：（1）理解存儲器的分類和分級結(jié)構；（2）掌握主存儲器的技術指標、基本結(jié)構和基本操作；（3）理解半導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。然后介紹提高訪存速度的兩個措施：Cache和多體交叉存儲器，重點掌握Cache的原理和地址映射方法。首先從存儲器概述入手，介紹存儲器的分類和層次結(jié)構，通過主存的單元、地址、技術指標等概念引入半導體存儲器芯片，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。總線的通信方式包括：同步、半同步、異步等通信方式?？偩€判優(yōu)有兩種方法：集中仲裁方式和分布仲裁方式?？偩€的性能指標包括機械特性、電氣特性、功能特性和時間特性。（3）采用翻轉(zhuǎn)教學的方法，留一定的時間，給同學進行討論和提問，促進學生自主學習和獨立思考，加深對于相關知識點的理解。（1）結(jié)合圖片形象地演示總線的結(jié)構，幫助學生理解總線的工作原理。PCI總線已成為了計算機的一種標準總線。是一種同步的獨立于處理器的32位或64位局部總線。介紹微機系統(tǒng)中常用的PCI總線?？偩€的通信方式包括：同步、半同步、異步等通信方式。計數(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。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。使用總線的關鍵在于判別連接到總線的各個設備或部件的優(yōu)先權；設備或部件取得總線控制權后，以什么通信方式與總線進行數(shù)據(jù)交換。②了解集中仲裁方式和分布仲裁方式。（6）總線的通信：同步通信和異步通信。（4）總線連接方式: 串行傳送、并行傳送和分時傳送。（2）總線特性及性能指標。 計算機系統(tǒng)從功能上可劃分為哪些層次？各層次在計算機系統(tǒng)中起什么作用？ ？按照此思想設計的計算機硬件系統(tǒng)應由哪些部件組成？各起什么作用？. 指令和數(shù)據(jù)都存于存儲器中，計算機如何區(qū)分它們？【計算機內(nèi)部由哪兩種信息在流動？它們彼此有什么關系？】 第二章 計算機的發(fā)展及應用教學設計（1）計算機的發(fā)展史；（2）計算機的應用領域；（3）計算機的展望。（2）隨著計算機的發(fā)展計算機的常用指標會不斷的提高。計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分所構成，而如果按功能再細分，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，第六級是應用語言級。再從組合邏輯和時序電路控制角度，啟發(fā)學生由一般機器層次向下理解微程序控制層次。1）用視圖的方法，讓學生對計算機各個部件的關系和原理建立直觀和形象的認識。（2） 存儲器地址和單元的關系。理解計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構及各個層次間的相互依存關系。理解馮諾依曼計算機中的五大部件在計算機系統(tǒng)中所起的作用，每個部件的基本工作原理。（4）性能指標。（2）計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構。分數(shù)比例見下表。 《計算機組成原理》課程教學時間為每周4學時，共計16周。研究性教學的考核，包括研究報告或?qū)嶒瀳蟾?，接受教師和同學提問和答疑等環(huán)節(jié)。包括譯碼芯片的選擇、各個芯片的工作時序設計。定義另外一個按鍵，使其能夠在第一個按鍵按下時，按第二個鍵時，終止第一個鍵顯示的字符，而顯示第二個鍵所對應的字符，實現(xiàn)中斷嵌套。達到的效果如下：主程序顯示某個字符，當按下某個鍵盤時，主程序被中斷，顯示與按鍵所對應的另外一個字符。本專題的內(nèi)容為：分析由分立元件構成的中斷控制器的工作原理，研究中斷向量的產(chǎn)生和排隊器的實現(xiàn)問題，設計相應的中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)中斷嵌套。l 考查知識點： （1）微指令格式； （2）微堆棧功能和使用方法；（3）微地址形成邏輯； （4）控制字段功能； （5）微程序方框圖l 需要注意的問題： （1）微指令轉(zhuǎn)移所依據(jù)的判斷條件 （2）CPU內(nèi)部總線數(shù)據(jù)來源的控制（3）控制字段中，ALU中通用寄存器的使用（4） 微程序的節(jié)拍控制微程序控制的結(jié)構如下圖所示：研究性專題三：中斷控制器及中斷服務程序設計問題的提出：中斷是現(xiàn)代計算機中普遍采用的技術，是外設與計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換的重要途徑。要求：微程序存放在控制存儲器中，控制器中的指令寄存器IR和程序計數(shù)器PC選用運算器內(nèi)部的寄存器實現(xiàn)，微程序的后繼地址由Am2910（微程序定序器）和配套線路（微指令轉(zhuǎn)移條件判斷線路、微指令地址映射部件）實現(xiàn)。微程序控制器具有結(jié)構簡單、便于調(diào)試和修改控制器功能等功能。 研究性專題二：微程序控制器和微程序設計問題的提出：控制器是計算機的核心，是計算機組成原理的重要內(nèi)容。 l 考查知識點： （1）片選信號的產(chǎn)生電路設計； （2）地址鎖存電路設計； （3）數(shù)據(jù)信號線的電路設計； （4）控制信號線的設計； （5）交叉存儲的實現(xiàn)。l 要求：參考教材中關于交叉存儲器的原理，給出系統(tǒng)設計方案。設計一個容量 為64KB的采用低位交叉編址的8體并行結(jié)構存儲器。交叉存儲器的結(jié)構復雜，在隨堂存儲器擴充的基礎上，展開研究性教學，便于學生拓展知識面，提高分析問題解決問題的能力。 專題名稱 實驗周次設置章節(jié) 交叉存儲器設計第十周第十一周第4章微程序控制器及微指令設計第十三周第十四周第10章 中斷控制器及中斷服務程序設計第十四周第十五周第5章. 研究性專題指導書 研究性專題一：多體交叉存儲器設計問題的提出：并行性是提高計算機系統(tǒng)效率的重要途徑。具體實施計劃的詳細時間見下表。計算機系統(tǒng)中斷工作的原理，中斷產(chǎn)生、響應、處理等技術；中斷嵌套。機器指令和微程序的關系，微程序和微指令微命令的關系，微程序的設計方法，控制器的結(jié)構和設計方法。第4章研究微程序控制器的設計過程和相關技術。交叉存儲器結(jié)構和存儲器并行工作原理。 研究性教學訓練載體的設計配合理論教學和實驗，在考慮學生的能力和時間的情況下，本課程安排了綜合性的研究性專題，專題名稱、研究內(nèi)容及相關的知識點如下表所示：專題名稱 研究內(nèi)容及要求 相關知識點 設置章節(jié) 設計一個容量 為64KB的采用低位交叉編址的8體并行結(jié)構存儲器。研究性教學的指導思想是在本課程理論和基本實驗的基礎上，創(chuàng)造學生獨立思考和工程設計的實踐環(huán)境，使學生在掌握計算機各部件的基本結(jié)構和工作原理的基礎上，幫助同學建立計算機時間空間和整機系統(tǒng)的概念，培養(yǎng)學生的實驗操作能力和分析解決問題能力?？删帉懸凰姥h(huán)程序，要求先開中斷。④編寫中斷服務程序。③填寫中斷向量表。三級中斷對應的中斷向量為2404H、2408H、240CH。 ②確定中斷向量表地址。7）．輸入輸出系統(tǒng)實驗目的：加深理解計算機系統(tǒng)中斷工作的原理及處理過程。5）．微程序驗證實驗實驗目的：① 了解微程序控制器的功能、組成；② 理解典型機器指令的控制流程；實驗內(nèi)容：看懂THunion教學計算機的功能部件組成和線路邏輯關系，然后分析教學計算機中已經(jīng)設計好并正常運行的幾條典型指令（例如，ADD、MVRR、OUT、MVRD、JRC、CALA、RET等指令）的功能、格式和執(zhí)行流程，注意各操作功能所對應的控制信號的作用。要求：1) 理解計算機內(nèi)存儲器的功能、組成知識；2) 掌握靜態(tài)存儲器芯片的讀寫原理及其組成教學計算機存儲器系統(tǒng)的方法（即字、位擴展技術），控制其運行的方式；實驗內(nèi)容：①要完成存儲器容量擴展的教學實驗，需為擴展存儲器選擇一個地址，并注意讀寫和OE等控制信號的正確狀態(tài)；②用監(jiān)控程序的D、E命令對存儲器進行讀寫，比較RAM（6116）、EEPROM（28系列芯片）在讀寫上的異同；③用監(jiān)控程序的A命令編寫一段程序，對RAM（6116）進行讀寫，用D命令查看結(jié)果是否正確；④用監(jiān)控程序的A命令編寫一段程序，對擴展存儲器EEPROM（28系列芯片）進行讀寫，用D命令查看結(jié)果是否正確；如不正確，分析原因，改寫程序，重新運行。2）運算器實驗II實驗目的：深入了解AM2901運算器的功能與具體用法，掌握用AM2901完成各種運算操作時各控制信號的使用，觀察指令執(zhí)行的結(jié)果對狀態(tài)標志的影響；了解4片AM2901的級聯(lián)方式，深化運算器部件的組成、設計、控制與使用等諸項知識。實驗教學安排7個實驗，共16個學時，具體時間安排如下：序號 時間 內(nèi)容 備注 1 6周周三（）運算器實驗I2學時2 7周周三（）運算器實驗II2學時3 9周周三（）存儲器及存儲系統(tǒng)2學時4 10周周三（）基礎匯編語言 2學時5 12周周三（）微程序驗證實驗3學時6 13周周三（）微程序設計實驗3學時7 15周周三（）中斷實驗2學時實驗內(nèi)容介紹：1）運算器實驗I實驗目的：了解脫機操作下AM2901運算器的功能與控制信號的使用，了解運算器AM2901的內(nèi)部結(jié)構及工作時序，觀察運算器運算的結(jié)果對狀態(tài)標志的影響。（3）重點和難點重點：外部設備和系統(tǒng)進行信息交換的原理、接口組成。②掌握I/O的程序查詢方式、程序中斷方式、DMA信息交換方式。（2）基本要求①了解I/O接口的功能和基本結(jié)構，難點：總線的控制方式。④掌握總線的控制方式和總線的通信方式。②了解集中仲裁方式和分布仲裁方式。6）總線系統(tǒng)（2學時）（1）．教學內(nèi)容總線概述，總線仲裁，總線操作和定時，總線標準。（3）．重點和難點重點：CPU的組成和工作原理，指令的執(zhí)行過程。⑤理解硬布線控制器的組成和工作原理。③了解時序產(chǎn)生器的功能和工作原理。（2）．基本要求①掌握CPU的基本組成和功能。難點：指令字的擴展。③掌握指令和數(shù)據(jù)的尋址方式。（2）．基本要求①理解指令的基本格式及各個組成部分的功能。難點：存儲器系統(tǒng)的組織。⑦掌握虛擬存儲器概念，理解段式、頁式、段頁式虛擬存儲器的工作原理，