計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)自學(xué)基本要求

1、計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)（自學(xué)）基本要求適用層次所有層次適應(yīng)專業(yè)計(jì)算機(jī)使用學(xué)期2008秋自學(xué)學(xué)時(shí)160面授學(xué)時(shí)40實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)使用教材教材名稱電子計(jì)算機(jī)組成原理 第三版編 者蔣本珊出 版 社北京理工大學(xué)參考教材計(jì)算機(jī)組成原理唐朔飛，高等教育出版社計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)（第二版）王愛(ài)英，清華大學(xué)出版社計(jì)算機(jī)組成原理教程白中英，科學(xué)出版社課程簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠在熟悉計(jì)算機(jī)各功能部件的基本組成及工作原理的基礎(chǔ)上，掌握計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程及各部分之間的聯(lián)系，明確數(shù)據(jù)流和控制流在機(jī)內(nèi)的流動(dòng)，從而建立起整機(jī)概念，為接口技術(shù)、單片機(jī)原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等后續(xù)硬件

2、課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生一定的硬件動(dòng)手能力。學(xué)習(xí)建議整機(jī)概念的建立是本課程的重點(diǎn)加難點(diǎn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)各功能部件時(shí)，不要孤立地學(xué)習(xí)其組成和功能，而要時(shí)刻不忘該部件與整機(jī)的聯(lián)系，同時(shí)，注意“控制流”和“數(shù)據(jù)流”兩種信息在整機(jī)中的有序流動(dòng)。各章節(jié)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求第一章 概論主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、計(jì)算機(jī)的基本組成、功能和簡(jiǎn)單工作過(guò)程2、存儲(chǔ)程序原理3、計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)二、教學(xué)基本要求重點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成存儲(chǔ)程序原理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)掌握計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單工作過(guò)程了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展、分類和應(yīng)用三、思考與練習(xí)P12 習(xí)題上交作業(yè)1、 馮.諾依曼計(jì)算

3、機(jī)的特點(diǎn)是什么？其中最主要的一點(diǎn)是什么？2、 計(jì)算機(jī)的硬件是由哪些部件組成的？它們各有哪些功能？3、衡量計(jì)算機(jī)性能的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？備 注第二章 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)信息的表示主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、定點(diǎn)機(jī)器數(shù)的原、反、補(bǔ)碼表示及其相互轉(zhuǎn)換（包括真值）注意：表示范圍、溢出、零的機(jī)器數(shù)表示2、數(shù)的定、浮點(diǎn)表示及其表示范圍注意：浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化；溢出二、教學(xué)基本要求重點(diǎn)掌握數(shù)的原、反、補(bǔ)、移碼表示及其轉(zhuǎn)換數(shù)的定、浮點(diǎn)表示及其表示范圍掌握字符表示法二十進(jìn)制編碼奇偶校驗(yàn)碼了解海明碼、循環(huán)冗余碼三、思考與練習(xí)P49習(xí)題2-52-182-202-22上交作業(yè)1、 一個(gè)n位字長(zhǎng)的二進(jìn)制定點(diǎn)整數(shù)，其中一位為符號(hào)位

4、，分別寫出在補(bǔ)碼和反碼兩種情況下：(1)模數(shù) (2) 最大的正數(shù) (3) 絕對(duì)值最大的負(fù)數(shù) (4) 符號(hào)位的權(quán) (5)-1的表示形式 (6)0的表示形式2、以下開(kāi)形式表示(5352)10 。(1)8421碼 (2)余3碼 (3) 2421碼 (4) 二進(jìn)制數(shù)備 注第四章 指令系統(tǒng)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、計(jì)算機(jī)各子系統(tǒng)的基本組成及相互關(guān)系2、指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、教學(xué)基本要求重點(diǎn)掌握指令的一般格式常用尋址方式堆棧操作掌握指令類型了解指令系統(tǒng)的發(fā)展三、思考與練習(xí)P90習(xí)題上交作業(yè)1、 設(shè)某機(jī)為定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，指令長(zhǎng)度12位，每個(gè)地址碼占3位，試提出一種分配方案，使該指令系統(tǒng)包含：4條三地址指令，8條二

5、地址指令，180條單地址指令。2、某機(jī)字長(zhǎng)為16位，主存容量為64KB，采用單字長(zhǎng)地址指令，共有50條指令。若有直接尋址、間接尋址、變址尋址、相對(duì)尋址四種尋址方式，試設(shè)計(jì)其指令格式。3、計(jì)算下列四條指令的有效地址(指令長(zhǎng)度為16位)。 (1) 000000Q (2) 100000Q (3) 170710Q (4) 012305Q假定：上述四條指令均用八進(jìn)制書寫，指令的最左邊是一位間址指示位 (=0，直接尋址；=1，間接尋址)，且具有多重間訪功能；指令的最右邊兩位為形式地址；主存容量215單元我，有關(guān)主存單元的內(nèi)容(八進(jìn)制)如下表所示。表 主存單元的內(nèi)容地址內(nèi)容00000100002000010

6、46710000020543040000310000000004102543備 注帶號(hào)的章節(jié)?？茖哟尾蛔鲆蟮谖逭?運(yùn)算方法和運(yùn)算器主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、定點(diǎn)補(bǔ)碼加減法運(yùn)算2、浮點(diǎn)補(bǔ)碼加減法運(yùn)算3、加法器的進(jìn)位鏈二、教學(xué)基本要求重點(diǎn)掌握定點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)算補(bǔ)碼的溢出判斷移位運(yùn)算和舍入操作浮點(diǎn)補(bǔ)碼加減法掌握加法器的進(jìn)位鏈定點(diǎn)補(bǔ)碼加減運(yùn)算器的實(shí)現(xiàn)原碼、補(bǔ)碼一位乘法原碼恢復(fù)余數(shù)除法邏輯運(yùn)算規(guī)則了解原碼、補(bǔ)碼兩位乘法補(bǔ)碼除法浮點(diǎn)乘除運(yùn)算三、思考與練習(xí)P135習(xí)題上交作業(yè)1、 已知X和Y，試用它們的變形補(bǔ)碼計(jì)算出X+Y，并指出結(jié)果是否溢出。(1) X=0.11011，Y=0.11111 (2) X=0.

7、11011，Y=-0.10101(3) X=-0.10110，Y=-0.00001 (4) X=-0.11011，Y=0.111102、 已知：X=0.1011，Y=-0.0101求：補(bǔ)，補(bǔ)，-X補(bǔ)，補(bǔ)，補(bǔ)，-Y補(bǔ)備 注帶號(hào)的章節(jié)專科層次不做要求第六章 主存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)體系主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、存儲(chǔ)器的基本概念2、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)存貯器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)注意：刷新概念、方式 3、存儲(chǔ)器的組織及其與CPU的連接4、存儲(chǔ)器的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)二、教學(xué)基本要求重點(diǎn)掌握存儲(chǔ)器的基本概念半導(dǎo)體隨機(jī)存儲(chǔ)器的基本單元電路、結(jié)構(gòu)、譯碼方式動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的刷新存儲(chǔ)器的組織及其與CPU的連接存儲(chǔ)器的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)掌握半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器的

8、概念和特點(diǎn)三、思考與練習(xí)P176習(xí)題上交作業(yè)1、現(xiàn)有 1024×1的芯片，若用它組成容量為16K×8的存儲(chǔ)器。試求：(1) 實(shí)現(xiàn)該存儲(chǔ)器所需要的芯片數(shù)量：(2) 若將這些芯片分裝在若干塊板上，每塊板的容量為4K×8，該存儲(chǔ)器所需的地址線總位數(shù)是多少？其中幾位用于選板？幾位用于選片？幾位用作片內(nèi)地址？習(xí)題：6-162、現(xiàn)有如下存儲(chǔ)芯片：2K×1的ROM、4K×1的RAM、8K×1的ROM。若用它們組成容量為16KB的存儲(chǔ)器，前4KB為ROM，后12KB為RAM，CPU的地址總線16位。(1)各種存儲(chǔ)芯片分別用多少片？(2)正確選用譯碼器

9、及門電路，并畫出相應(yīng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖。(3)指出有無(wú)地址重疊現(xiàn)象。3、什么是高速緩沖存儲(chǔ)器？它與主存是什么關(guān)系？其基本工作過(guò)程如何？4、什么叫虛擬存儲(chǔ)器？采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)能解決什么問(wèn)題？備 注第七章CPU組織主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、控制器的基本組成及功能2、時(shí)序系統(tǒng)的相關(guān)概念3、CPU的總體結(jié)構(gòu)4、指令執(zhí)行的基本過(guò)程5、控制器的分類二、教學(xué)基本要求重點(diǎn)掌握控制器的基本概念時(shí)序系統(tǒng)的相關(guān)概念常用時(shí)序系統(tǒng)控制器的控制方式CPU的總體結(jié)構(gòu)指令執(zhí)行的基本過(guò)程控制器的分類掌握微程序控制器概念及特點(diǎn)組合邏輯控制器的概念及特點(diǎn)了解微程序控制器的設(shè)計(jì)組合邏輯控制器的設(shè)計(jì)三、思考與練習(xí)P211習(xí)題上交作業(yè)1、某機(jī)

10、CPU芯片的主振頻率為8MHz，其時(shí)鐘周期是多少微秒？若已知每個(gè)機(jī)器周期平均包含4個(gè)時(shí)鐘周期，該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度為0.8MIPS，試問(wèn)：(1)平均指令周期是多少微秒？(2)平均每個(gè)指令周期含有多少個(gè)機(jī)器周期？(3)若改用時(shí)鐘周期為0.4s的CPU芯片，則計(jì)算機(jī)的平均指令執(zhí)行速度又是多少M(fèi)IPS？(4)若要得到40萬(wàn)次每秒的指令執(zhí)行速度，則應(yīng)采用主振頻率多少兆赫茲的CPU芯片？2、CPU結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中有一個(gè)累加寄存器AC、一個(gè)狀態(tài)條件寄存器和其他四個(gè)寄存器，各部件這間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。(1)標(biāo)明四個(gè)寄存器的名稱。(2)簡(jiǎn)述指令從主存取出送到控制器的數(shù)據(jù)通路。(3

11、)簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存/取訪問(wèn)的數(shù)據(jù)通路。備 注帶號(hào)的章節(jié)?？茖哟尾蛔鲆蟮诎苏螺o助存儲(chǔ)器主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、磁表面存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)2、硬盤存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)3、磁盤尋址過(guò)程二、教學(xué)基本要求重點(diǎn)掌握磁表面存儲(chǔ)器的讀寫原理磁表面存儲(chǔ)器的技術(shù)指標(biāo)硬盤存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)磁盤陣列磁盤尋址過(guò)程掌握光盤存儲(chǔ)器的組成及讀寫過(guò)程了解數(shù)字磁記錄方式三、思考與練習(xí)P239習(xí)題上交作業(yè)1、分別用RZ、NRZ、NRZ-1、PE、FM、MFM和M2FM制記錄方式記錄下述數(shù)據(jù)序列，畫出寫電流波形。2、某磁盤組有六片磁盤，每片可有兩個(gè)記錄面，存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑為22cm，外徑為33cm，道密度為40道/cm，位密度為400

12、b/cm，轉(zhuǎn)速為2400r/min。試問(wèn)：(1)共有多少個(gè)存儲(chǔ)面可用？(2)共有多少個(gè)圓柱面？(3)整個(gè)磁盤組的總存儲(chǔ)容量有多少？(4)數(shù)據(jù)傳送率是多少？(5)如果某文件長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一存儲(chǔ)面上還是記錄在同一圓柱面上？為什么？(6)如果采用定長(zhǎng)信息塊記錄格式，直接尋址的最小單位劉什么？尋址命令中如何表示磁盤地址？備 注帶號(hào)的章節(jié)?？茖哟尾蛔鲆蟮诰耪螺斎?輸出設(shè)備主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、外部設(shè)備的組成、功能及分類二、教學(xué)基本要求掌握外部設(shè)備的組成、功能及分類了解輸出設(shè)備的工作原理顯示設(shè)備的工作原理備 注第十章輸入/輸出系統(tǒng)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、接口的基本組成及功能2、中斷的概念、分類、一般過(guò)程3、多級(jí)中斷4、主機(jī)與外設(shè)交換信息的方式二、教學(xué)基本要求重點(diǎn)掌握接口的基本組成及功能中斷的概念、分類、一般過(guò)程多級(jí)中斷與中斷屏蔽主機(jī)與外設(shè)交換信息的方式(中斷、DMA、通道)掌握主機(jī)與外設(shè)的連接方式了解輸入/輸出處理機(jī)三、思考與練習(xí)P314習(xí)題上交作業(yè)1、 程序查詢方式、程序中斷