《计算机组成原理》授课教案.docx

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1、H程大学机电学院教案20152016学年秋季学期计算机与软件工程系计算机科学教研室计算机组成原理计算机2131、2132系部教研室（实验室）课程名称授课班级主讲教师职称使用教材高级工程师计算机组成原理教案（首页）2015至2016学年秋季学期课程名称计算机组成原理课程编码023206120总计：64学时讲课：48学时上机：16学时学分4类别公共基础课（）专业基础课（4）专业课O选修课（）任课教师职称高级工程师授课对象专业班级：计算机2131、2132共2个班基本教材和主要参考资料基本教材：1.唐朔飞计算机组成原理高等教育出版社参考教材：1李文兵计算机组成原理清华大学出版社2王爱英主编计算机组成

2、与结构（第三版）清华大学出版社出版3朱怡健编计算机组成原理东南大学出版4俸远祯、阎彗娟等编计算机组成原理电子工业出版社出版教学目的要求计算机组成是依据计算机体系结构，在确定并分配了硬件子系统的概念和结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成及它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特点。即计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。本课程的教学目的是使学生掌握计算机原理的基本概念、基本原理、基本设计和分析方法，通过教学努力提高学生在计算机硬件设计和实现方面的能力，适当了解提高计算机的部件和整机硬件性能的各种可能途径，为下一步学习计算机体系结构奠定基础，并能对当前计算机的最新研究、发展与

3、应用趋势有一般性的了解。教学存储器重点指令系统难点控制器计算机组成原理课程教案（第一章）编制日期：2015年8月28日授课时间第1周（2015年9月7日2015年9月11日）课次1授课方式（请打J）理论课回讨论课口实践课口习题课其他口时排lll2教学单元（教学章、节或主题）：第一章计算机系统概论目的、要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：自我介绍考核方式，规章制度计算机的硬件结构计算机系统的层次结构。冯诺依曼计算机的特点和计算机的工作过程。计算机硬件的机器字长的概念和存储容量的计算。重点：计算机的硬件结构计算机系统的层次结构。计算机的工作过程难点：无教学步骤：自我介绍，课程介绍教具及教学手段：（

4、如：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等）举例讲解、多媒体讲解作业和思考题：习题：思考题：计算机组成原理课程教案（作业一）编制日期：2015年8月28日授课时间第28周（2015年9月14日2015年10月30日）课次4授课方式（请打J）理论课讨论课口实践课团习题课其他口时排Ill8教学单元（教学章、节或主题）：作业一目的、要求（分了解、熟悉、掌握三个层次）：认识计算机内部物理结构认识计算机内部的整体物理结构认识各物理结构之间的关系和联系认识各物理器件的形状和样式等根据所学习的存储器和输入出入系统等知识设计一款电子产品，画出相关的原理图。重点：难点：教学步骤：就本课程

5、的三次作业的内容和要求等进行说明对作业一的提问进行答疑自行组队及选题对需要凝练的课题进行头脑风暴和凝练各小组上讲台发表成果：解说选题理由和所做的工作，展示原理图纸，说明成果所参考的产品和元器件，并说明其改进和不足教具及教学手段：（如：举例讲解、多媒体讲解、模型讲解、实物讲解、挂图讲解、音像讲解等）作业和思考题：习题：思考题：教学内容（含时间分配）板书或旁注计算机无处不在，个人电脑改变了我们的生活。请观看另一种形式计算机应用的演示：嵌入式计算机的应用第章计算机系统概论1.1 计算机系统介绍1.2 计算机的基本组成13计算机硬件的主要技术指标第1.1节计算机系统介绍信息人震决侑息存修模块僖息犊出便

6、埃比线发可以,事e,慢学吗？（系统软件软 件I应用软件一、计算机的软硬件概念硬,件构成计算机的物理实体,4。主机外设等软件由具有各类篇殊功能的信息r程序）组成用来菅理整个计机系统,使系统资源得到合理的利用.语言处理程序攥作系统服务性程序数据面管理系统网络软件博仟矣累萼编制成的容冲程庠个人计算机的启动过程？BlOS是什么？他属于硬件还是软件？BIOS是软件BIOS的载体是CMOS芯片第1.2节计算机的基本组成1.2、 计算机的基本组成存储程序思想美籍科学家冯诺依曼1945年提出的存储程序思想，奠定了计算机自动计算的基础存储程序原理计算机要自动完成解题任务，必须将事先设计好、用以描述计算机解题过程

7、的程序如同数据一样，采用二进制形式存储在机器中，计算机在工作时自动高速地从机器中逐条取出指令加以执行。经典冯.诺依曼计算机框架1.2计算机的基本组成一、冯诺依曼计算机的特点1 .计算机由五大部件组成2 .指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访3 .指令和数据用二进制表示4 .指令由操作码和地址码组成5 .存储程序6 .以运算器为中心冯诺依理计算机硬件框图;马诺依曼计算机硬件柩图二、计算机硬件框图1.以存储器为中心的计算机硬件框图2.现代计算机硬件框图运算及ALUlKPU控制冢CUI立九存锚暴：I硬件输人以各IQ支各J输出设各一般家用电脑的内部组成是怎样的？主板上的基本器件有哪些？人从外界

8、，接受信息到对外界作出反应，完整过程是怎样的？计算机的解题过程虚拟机器M虚拟机器实际机器Ml微程序机器MO计算机计算机系统的层次结构高级语汗虚拟机器M,汇编语言操作系统机器语言微指令系统 通用计算机中使用的高级编程语言：JAVA,C#（.NET框架程序的一种）等，ba1脚本的脚本语言，和pyhon脚本语言，它们编写的程序，计算机在执行的流程中，是一样的吗？ C/C+语言编写的程序，在计算机的执行流程中，与上述编程语言，是一样的吗？ 专用计算机（如嵌入式计算机）中，为什么更偏向于使用C/C+语言编程？人的思想如何反应在行为上？计算机的工作步骤1 .上机前的准备 建立数学模型 确定计算方法（泰勒级

9、数法） 编制解题程序程序运算的全部步骤指令每一个步骤编程举例取X至ACC中 乘以a在ACC中 加b 在ACC中乘以X在ACC中加C 在ACC中计算ax2+bx+c=(axb)x+c取X至运算器(ACC)中取X至ACC中乘以a在ACC中存ax2在ACC中Wb至ACC中乘以X在ACC中加ax2在ACC中指令格式举例棣作吗地址吗取数XxACC0000010(X)0001000存数yACCy加ZACC+fzACC乘WACCwACC打印rr打印机计算ax2+bx+c程序清单*H4tK0(XX)OOI0000001000I000lOo(XX1001H44fr.4fACCf200110000001010*M

10、r*b.号TACCf3(XX)1000000001000*冉fACCf400110000001011c得斯fACC50010OoOoOOl18r*r.41fi.4*.60001010000001l70001108X94IOb，。八IlC124计算机的解题过程存储器的基本组成乘法操作过程泉M除法操作过程控制器的基本组成除M初去 ACC 破除效MXACC 凶一MQ 余数在ACC中初念ACC彼束我M-MQACCXO-ACCFXlFMQl-ACCIlMQ之典/- ,取PC 1IR卜取G诂4 4*CU4tn廿今PCQ*本0发九ft*G地&.具有跳Sa(PC)+1,PCIRC*的求北什附W(4)主机完成一

11、条指令的过程以取数指令为例以存数指令为例CPU(5)ax2+bx+c程序的运行过程 将程序通过输入设备送至计算机 程序首地址送至PC 启动程序运行 取指令 分析指令 执行指令 打印结果第1.3节计算机硬件的主要技术指标如何提高人的反应速度？这个问题需要参考人的一系列生理指标1 .人的敏捷能力2 .人的意识反应速度其余指标省略那么,计算机又该如何提高程序的执行效率？1.3、计算机硬件的主要技术指标性能指标-机器字长CPU一次能处理数据的位数与CPU中的寄存器位数有关-主频：5MHz(8086)3GHz(奔腾4)决定计算机运行的速度，主频越高，运算速度越快提高主频的方法工艺外频和倍频性能指标-存储

12、容量主存越大，处理问题的速度越快与外存交换次数越少，效率越高？存储单元个数存储字长如：MARMDR家量生存本量10&IKX8位字节数11C2101如：2l3=IKB辅存家量字节数80GB5IG=23。性能指标-运算速度计算机工作能力和工作效率的主要表征实际测试、模拟分析-运算精度 用计算机能直接处理的二进制信息位数衡量 精度与寄存器的位数的关系，位数越多，精度越高 精度与操作系统的关系 整数边界原则-存取周期 对主存储器连续两次访问所允许的最小时间间隔 存取周期愈小，系统性能愈高 M的类型 内存的存取周期与总线频率计算机的工作特点- 运算速度快主频- 运算精度高一数据表示- 记忆功能强一一存储器- 通用性广一一处理对象- 自动运算程序计算机在未来发展中还能融入哪些先进技术和理念？1 .智能语音技术2 .仿生机器人应用3 .神经网络技术计算机组成原理课程教案（第二章）编制日期：2015年8月28日授课时间第12周（2015年9月7日2015年9月18日）课次2授课方式（请打J）理论课目讨论课口实践课口习题课其他口时排lll4教学单元（教学章、节或主题）：第二章系统总线目的、要求（分了解