【正文】 范圍。④理解定點乘法運算和除法運算的工作原理。⑥掌握浮點數(shù)的表示和規(guī)格化表示方法。⑧了解文字與字符串的表示方法。（3）．重點和難點重點：機器碼的轉(zhuǎn)換，定點和浮點運算算法。3）存儲器及存儲系統(tǒng)（10學(xué)時）（1）．教學(xué)內(nèi)容存儲器的分類、層次化結(jié)構(gòu)，SRAM、DRAM芯片的結(jié)構(gòu)、工作原理，主存儲器與CPU的連接，雙端口存儲器，多模塊存儲器，高速緩沖存儲器（Cache）和虛擬存儲器。② 理解SRAM、DRAM的組成和工作原理。④掌握主存儲器與CPU的連接的方法。⑥掌握Cache的基本工作原理，掌握Cache和主存之間的映射方式，了解各種替換策略的優(yōu)缺點。（3）．重點和難點重點：各種存儲器的工作原理，結(jié)構(gòu)特點。4）指令系統(tǒng)（4學(xué)時）（1）．教學(xué)內(nèi)容指令的基本格式，擴展操作碼指令格式，指令的尋址方式、功能和分類，CISC和RISC的基本概念。②掌握指令字?jǐn)U展的方法。（3）．重點和難點重點：指令格式，尋址方式。5）中央處理器（10學(xué)時）（1）．教學(xué)內(nèi)容CPU的功能和基本組成，機器指令的執(zhí)行過程，數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)，控制器的功能和工作原理，指令流水線的基本概念。②掌握典型指令的指令周期，能夠用方框語言表示指令周期。④掌握微程序控制器的工作原理和設(shè)計方法。⑥了解流水線的工作原理。難點：微程序設(shè)計原理和方法。（2）．基本要求①了解總線的功能、組成及性能指標(biāo)。③了解同步定時方式異步定時方式。（3）．重點和難點重點：總線的組成和功能。7）輸入輸出系統(tǒng)（8學(xué)時）（1）教學(xué)內(nèi)容I/O系統(tǒng)的基本概念，I/O接口（I/O控制器），I/O方式。I/O端口及其編址的基本方法。③了解通道方式的基本原理。難點：中斷和DMA控制器的組成和工作原理。實驗內(nèi)容：AM2901運算器的功能，AM2901的級聯(lián)用法，運算器的組成和控制原理。實驗內(nèi)容： ①寄存器的立即數(shù)賦值； ②寄存器算數(shù)運算；③邏輯運算④移位運算⑤聯(lián)合移位運算3）．存儲器及存儲系統(tǒng)實驗?zāi)康模涸诮虒W(xué)計算機上設(shè)計、實現(xiàn)并調(diào)試出存儲器容量擴展的實驗內(nèi)容。4）．基礎(chǔ)匯編語言程序設(shè)計實驗?zāi)康模孩賹W(xué)習(xí)和了解THunion教學(xué)實驗系統(tǒng)硬件組成；②學(xué)習(xí)和了解THunion教學(xué)實驗系統(tǒng)監(jiān)控命令的用法；③學(xué)習(xí)和了解THunion教學(xué)實驗系統(tǒng)的指令系統(tǒng)；④學(xué)習(xí)簡單的THunion教學(xué)實驗系統(tǒng)匯編程序設(shè)計；實驗內(nèi)容：①學(xué)習(xí)聯(lián)機使用THunion教學(xué)實驗系統(tǒng)和仿真終端軟件PCEC.②使用監(jiān)控程序的R命令顯示/修改寄存器內(nèi)容、D命令顯示存儲器內(nèi)容、E命令修改存儲器內(nèi)容；③使用A命令寫一小段匯編程序，U命令反匯編剛輸入的程序，用G命令連續(xù)運行該程序，用T、P命令單步運行并觀察程序單步執(zhí)行情況。6）．微程序設(shè)計實驗實驗?zāi)康模?掌握微程序控制的設(shè)計方法實驗內(nèi)容：設(shè)計實驗系統(tǒng)中不存在的機器指令，寫出其指令格式、各個字段的含義、功能描述，并在教學(xué)計算機上進行調(diào)試，驗證其正確性。學(xué)習(xí)和掌握中斷產(chǎn)生、響應(yīng)、處理等技術(shù)；實驗內(nèi)容：①擴展開中斷指令EI、關(guān)中斷指令DI、中斷返回指令I(lǐng)RET不能用匯編命令輸入，只能用E命令輸入指令的機器代碼。中斷向量表的高12位由數(shù)據(jù)開關(guān)確定為（0010 0100 0000）。當(dāng)有中斷請求且被響應(yīng)后，將執(zhí)行存放在該中斷的中斷向量所指向的內(nèi)存區(qū)的指令。在上述的2404H、2408H、240CH地址寫入三條JR 轉(zhuǎn)移指令，JR指令的OFFSET是偏移量，但在PCEC16中輸入時，用戶不需要計算偏移量，直接輸入要轉(zhuǎn)向的絕對地址即可。中斷服務(wù)程序可以放在中斷向量表之后，中斷服務(wù)程序可實現(xiàn)在程序正常運行時在計算機屏幕上顯示與優(yōu)先級相對應(yīng)的不同字符；⑤寫主程序。 研究型教學(xué)計算機組成原理研究性教學(xué)是針對《計算機組成原理》的理論和實驗教學(xué)內(nèi)容的拓展和延伸，是計算機組成原理教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。通過研究性教學(xué)，開闊學(xué)生對計算機領(lǐng)域的知識面，尤其是硬件領(lǐng)域；了解硬件設(shè)計的基本工具和基本知識，掌握計算機硬件的設(shè)計方法，加深對計算機系統(tǒng)的認(rèn)識。畫出CPU和存儲芯片（芯片容量自定）的連接圖，并寫出圖中每個存儲芯片的地址范圍（用 十六進制數(shù)表示）。 譯碼電路設(shè)計地址、數(shù)據(jù)和控制電路設(shè)計。研究機器指令格式和微程序的關(guān)系，對多種尋址方式的指令，設(shè)計相應(yīng)的微程序。 第10章 研究多級中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，中斷向量，中斷服務(wù)程序的設(shè)計方法，擴展中斷隱指令、開中斷指令、關(guān)中斷指令、中斷返回指令。第5章 研究性教學(xué)實施計劃 研究性教學(xué)的實施，需要與理論課和基礎(chǔ)實驗課程的教學(xué)密切結(jié)合。學(xué)生按照教師布置的題目進行深入探討，查閱文獻資料，提交研究報告和實驗報告。交叉存儲器是采用相同的存儲器，利用并行結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，提高存儲器工作效率的一種特殊存儲器。 設(shè)CPU共有16根地址線，8根數(shù)據(jù)線，并用M/IO作為訪問存儲器或I/O的控制信號（高電平為訪 存，低電平為訪I/O)，WR（低電平有效）為寫命令，RD（低電平有效）為讀命令。畫出CPU和存儲芯片（芯片容量自定）的連接圖，并寫出圖中每個存儲芯片的地址范圍（用 十六進制數(shù)表示）。包括譯碼芯片的選擇、各個芯片的工作時序設(shè)計。 l 需要注意的問題： （1）多體存儲器是如何實現(xiàn)1/8存儲器周期就能夠讀取一次數(shù)據(jù)的； （2）各個存儲器提的啟動信號和地址、數(shù)據(jù)、片選信號的關(guān)系； （3）交叉存儲器并行工作原理，與普通存儲器結(jié)構(gòu)上的主要差別。微程序控制器將全部指令的每個執(zhí)行步驟所需要的全部控制信號保存在微程序的控制存儲器中，并在控制信號中明確給出下一條使用的微指令的地址，這樣，控制器可通過讀取微程序的控制存儲器來得到指令的控制信號。本專題的內(nèi)容為：設(shè)計存儲器尋址或存儲器間接尋址機器指令的微程序，并在教學(xué)計算機上加以實現(xiàn)、通過調(diào)試，得到正確結(jié)果。對每一條指令，合理劃分指令的執(zhí)行步驟。中斷技術(shù)的實現(xiàn)，既涉及中斷控制器硬件電路，也涉及中斷服務(wù)程序的軟件編程。l 要求：針對分立元件構(gòu)成的中斷控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理，編寫主程序和中斷服務(wù)程序。持續(xù)一段時間后，在回到主程序，顯示原來的字符。參考教材中關(guān)于交叉存儲器的原理，給出系統(tǒng)設(shè)計方案。 l 考查知識點： （1）現(xiàn)場和屏蔽字； （2）中斷服務(wù)程序?qū)ぶ罚?（3）中斷嵌套； （4）中斷服務(wù)程序設(shè)計； （5）中斷向量表l 需要注意的問題： （1）什么時間開中斷，什么時間關(guān)中斷？ （2）中斷向量和中斷服務(wù)程序的關(guān)系； （3）中斷嵌套的現(xiàn)場保護問題由分立元件構(gòu)成的中斷控制器結(jié)構(gòu)圖如下： 成績考核 為培養(yǎng)學(xué)生的研究意識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，在本門課程的教學(xué)過程中增加綜合性研究性專題，學(xué)生利用課余時間，做出設(shè)計方案，以研究報告和實驗報告的形式，進行總結(jié)。研究報告能夠準(zhǔn)確把握所研究的問題，全面、系統(tǒng)地闡述相關(guān)內(nèi)容，觀點新穎，論據(jù)充分，計算正確。教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括：課堂講授、實驗、研究性專題、作業(yè)和答疑。 平時作業(yè),研究性專題實驗 期末考試 30％ 20％ 50％ 二、章節(jié)教學(xué)設(shè)計 第一章 計算機系統(tǒng)概論教學(xué)設(shè)計（1）計算機的發(fā)展與應(yīng)用。（3）計算機的特點：快速性、通用性、準(zhǔn)確性和邏輯性。（5）計算機的分類方法。掌握存儲器地址和存儲單元的關(guān)系。教學(xué)重點：（1） 計算機的層次結(jié)構(gòu)。 通過對兩種機器結(jié)構(gòu)：馮諾依曼的基本結(jié)構(gòu)和改進型的馮諾依曼結(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，從并行性角度，分析不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對機器性能的影響。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。（1）從系統(tǒng)的觀點，理解計算機的層次結(jié)構(gòu)。把計算機系統(tǒng)按功能分為多級層次結(jié)構(gòu)，就是有利于正確理解計算機系統(tǒng)的工作過程，明確軟件，硬件在計算機系統(tǒng)中的地位和作用。（3）組成原理是講解計算機的一般組成方法，而不是針對某一類計算機而言。（1）了解計算機的發(fā)展史（2）了解計算機的應(yīng)用領(lǐng)域（3）了解計算機的發(fā)展趨勢 自學(xué) 第三章 系統(tǒng)總線教學(xué)設(shè)計（1）總線及分類。（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)。（5）總線的控制：鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、計?shù)定時查詢方式和獨立請求方式。①了解總線的功能、分類、性能指標(biāo)和典型的結(jié)構(gòu)。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?？偩€的控制包括鏈?zhǔn)讲樵兎绞健⒂嫈?shù)定時查詢方式和獨立請求方式。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。獨立請求方式：使用的線數(shù)多，優(yōu)先級容易改變，速度也快。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。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。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現(xiàn)對這一層的管理，并實現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。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。（2）結(jié)合案例教學(xué)，理解總線在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用?？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€結(jié)構(gòu)：單總線，雙總線，三總線。集中仲裁方式的具體實現(xiàn)有三種：包括鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、計?shù)定時查詢方式和獨立請求方式。 第3章題 14 第四章 存儲器教學(xué)設(shè)計存儲器是現(xiàn)代計算機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。重點介紹存儲器與 CPU 的連接，掌握主存儲器的組織方法。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。重點：緩存主存及主存輔存結(jié)構(gòu)的特點、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。（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)法實現(xiàn)小容量的存儲芯片構(gòu)成大容量的存儲空間。（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。（3）結(jié)合實驗教學(xué)，通過存儲器擴展實驗提高實際動手能力，掌握實踐技能。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。習(xí)題：第4章題1111222231。本章主要內(nèi)容是計算機輸入輸出系統(tǒng)的硬件工作原理和軟件設(shè)計思路。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)生掌握計算機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。重點：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、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)傳輸特點等。（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。（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入到CPU的全過程。（5）DMA接口案例：通過多路外設(shè)（磁盤、磁帶、打印機）申請DMA請求，描述多路型 DMA 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，描述計算機輸入輸出接口的工作原理和數(shù)據(jù)空是方法。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)知識點的理解。包括輸入輸出系統(tǒng)的概念和組成，I/O設(shè)備和主機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、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。習(xí)題：第5章題1111222222333；習(xí)題：第8章題222228； 第六章 計算機的運算方法教學(xué)設(shè)計計算機之所以能夠有效地進行運算是由于CPU中有快速地ALU，以及ALU采用了高效的運算方法。首先介紹了原碼、補碼、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，以及定點數(shù)和浮點數(shù)的格式和范圍。最后從硬件的角度講解了影響ALU運算速度的進位過程，介紹了提高進位速度的各種手段。具體要求為：（1）掌握定點數(shù)的真值、原碼、補碼、反碼和移碼的表示和相互轉(zhuǎn)換方法；（2）掌握定點數(shù)的移位運算、原碼及補碼加減運算以及溢出的概念與檢測方法；（3）掌握定點原碼和補碼的乘法運算方法；（4）掌握浮點數(shù)的表示和規(guī)格化表示方法，浮點數(shù)的運算方法；