2023-2024學年第2學期課程教案-計算機組成原理

計算機科學與技術學院

課程教案

學期2023?2023學年第2學期

課程名稱計算機組成原理

授課對象計算機2023級

學時數(shù)64學時________________

教學大綱《計算機組成原理》教學大綱()

教材名稱《計算機組成原理》，唐朔飛，高等出版社，2023

參考教材(1)《計算機組成原理》，羅克露，單立平，劉

輝，俸志剛，電子工業(yè)出版社，2023

(2)王閔編著，計算機組成原理.電子工業(yè)出版

社.2023.1

主講老師陳立偉_______________________

西南科技高校計算機科學與技術學院

W

目錄

1、課程教學總體設計...............................（3）

2、授課支配表.....................................（5）

3、課程教案.......................................（8）

4、課程教學總結...................................（25）

1、計算機組成原理課程教學總體設計

一、課程性質和任務

本課程是計算機專業(yè)一門重要的主干課程。課程的任務是使學生駕馭計算機組成部件的

工作原理、邏輯實現(xiàn)、設計方法及將各部件連接成整機的方法，強調(diào)建立CPU級和硬件系

統(tǒng)級的整機概念，培育學生對計算機硬件系統(tǒng)的分析?、開發(fā)與設計的實力。該課程是計算機

硬件系列課程的重要先修基礎。

二、教學內(nèi)容

（1）概論

信息的數(shù)字化表示、存儲程序與馮諾依曼體制；計算機系統(tǒng)的層次結構；計算機硬件系

統(tǒng)組織。

駕馭：關系到計算機工作原理的幾個重要概念，如信息數(shù)字化、存儲程序等。

了解：計算機系統(tǒng)的層次結構和硬件系統(tǒng)組織。

（2）信息的表示

數(shù)據(jù)信息的表示：數(shù)制、碼制、定點數(shù)和浮點數(shù)的表示；

指令信息的表示：指令格式、尋址方式、指令的功能和類型；

駕馭：數(shù)制轉換和碼制轉換的方法，簡化地址結構的方法，常用尋址方式。

了解：常見指令格式和常見指令類型，定點數(shù)和浮點數(shù)的表示范圍。

（3）CPU子系統(tǒng)

CPU組成；主要運算方法和運算部件；主機與外部的數(shù)據(jù)通路及信息傳送限制方式；

時序限制方式與時序系統(tǒng)；一臺模型機的總體設計；模型機組合邏輯限制器設計；微程序限

制原理；模型機微程序設計；典型CPU簡介。

本章是全課重點，要求通過本章學習，建立起CPU級的整機概念。

嫻熟駕馭：CPU的邏輯組成（內(nèi)部數(shù)據(jù)通路結構）,CPU的工作機制（指令執(zhí)行流程與有關的

微吩咐序列）。

駕馭：有關概念（組合邏輯限制與微程序限制、同步限制與異步限制等），幾種四則運

算方法（補碼加減法、原碼乘法、補碼乘法、原碼除法和補碼除法），組合邏輯限制器與微

程序限制器設計的基本方法。

了解：浮點四則運算流程，微指令設計方法。

自學：提高CPU性能的一些措施和典型CPU簡介。

（4）存儲子系統(tǒng)

概述：存儲系統(tǒng)的層次結構，存儲原理簡述，存取方式；半導體存儲單元與存儲芯片?:

主存儲器組織：半導體存楮器邏輯設計，動態(tài)存儲器刷新，主存與CPU的連接，主存校驗;

磁表面存儲原理，光記錄原理；存儲系統(tǒng)組織：并行主存系統(tǒng)，高速緩存，虛擬存儲器。

嫻熟駕馭：半導體存儲器的邏輯設計方法。

駕馭：靜態(tài)存儲器和動態(tài)存儲器存儲信息的原理，動態(tài)刷新原理，存取方式。了解：存

儲系統(tǒng)的組成，常用磁記錄方式原理。

自學：高速緩存原理，虛擬存儲原理等。

（5）輸入/輸出系統(tǒng)

概述：干脆程序傳送方式及接I」；程序中斷方式及接I」；DMA方式及接口；系統(tǒng)總線。

嫻熟駕馭：中斷、DMA等I/O傳送限制機制，中斷接口的基木設計方法。

駕馭：I/O接口的基本組成和功能，總線組成及其基本操作過程。

（6）輸入/輸出I/O設備及I/O接口

概述:鍵盤及接口；顯示設備及接口；打印設備及接口；磁盤存儲器及接口；光盤存儲

器及接口。

要求通過對常用I/O設備原理的介紹

嫻熟駕馭：顯示緩沖存儲器與屏幕顯示的對應關系。

駕馭：鍵盤掃描工作原理，磁盤信息分布、磁盤尋址信息和指標體系，磁盤接口及磁盤

調(diào)用過程。

了解；CRT顯示器的工作原理，打印機的基本結構與工作過程。

自學：光盤存儲器及接口，有關設備接口的組成及工作原理。

三、教學支持服務

1.教學服務

在每學期開課前，剛好向學生供應該課程運用的教學媒體類型，課程教學支配與進度，

網(wǎng)上輔導、集中輔導時間及內(nèi)容，期末復習支配等

2.輔導的交互，面授輔導

1）選擇學生便利的時間支配學生到校集中講解、答疑。要求在集中面授輔導之前，學

生己經(jīng)通過自主學習或小組探討解決了一些疑難問題

2）開設電子信箱，供信息溝通、收發(fā)作業(yè)、解題答疑等

四、教學環(huán)節(jié)與教學方式

本課程主要的教學環(huán)節(jié)與教學方式包括：課堂教學、網(wǎng)絡輔導、答疑、BBS探討、課

程實踐、形成性考核、復習、考試等。采納案例教學并結合演示讓學生理解和駕馭各種算法

設計方法，通過課堂探討、課后作業(yè)和試驗訓練，加強學生對各種算法設計方法的駕馭

五、平常作業(yè)

本課程強調(diào)對學生實舔應用實力的培育、訓練，強調(diào)對教學過程的監(jiān)控。規(guī)定每門課程

的作業(yè)要占肯定的成果

六、考核

考核以閉卷考試方式進行，成果由學生的出勤及作業(yè)狀況（10%）、試驗成果（20%）、

期末考試（70%）構成。

2023/2023學年第2學期

授課計劃

課程名稱：計算機組成原理__________________________________

課程代碼：143140150授課對象：計算機2023級

學時數(shù)：64學時___________

其中講課：48學時實驗：16學時

執(zhí)行的教學大綱（名稱、制定日期）：

《計算機組成原理》教學大綱（2023）

教材（名稱、編著者、出版日期）：

《計算機組成原理》，唐朔飛，高等出版社，2023

主要參考書目：

1、（1）《計算機組成原理》，羅克露，單立平，劉輝，俸志

剛，電子工業(yè)出版社，2023

2、王閔編著，計算機組成原理.電子.1：業(yè)出版社.2023.1

主講老師：陳立偉、張克非、賈小林_______________________________

輔導老師：____________________

課程組組長（簽字）：

2023年1月20日訂

學期授課支配

周授課須要作業(yè)作業(yè)估

授課章節(jié)及內(nèi)容摘要

別依次時間數(shù)量計時間

11第一章計算機系統(tǒng)概論261.5

計算機軟硬件概念

計算機系統(tǒng)的層次結構

計算機的范本組成

7馬?諾依曼計算機的

計算機硬件的主要技術指標。

110.2

其次章計算機的發(fā)展及應用

計算機的產(chǎn)生

發(fā)展及在各個不同領域的應用。

第三章系統(tǒng)總線351

22總線的基本概念

總線的分類

總線特性及性能指標

總線結構和總線的判優(yōu)限制及通信限制

682

第四章存儲器

33

存儲器分類和存儲器的層次結構：

主存儲器構成

存儲器與CPI?的連接、

44存儲器的校驗、提高訪存速度的措施

高速緩沖存儲器

協(xié)助存儲器的特點及主要技術指標

磁記錄原理和記錄方式

磁盤存儲器的結構

第五章輸入輸出系統(tǒng)

55661.5

輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況及組成

I/O與主機的編址方式、傳送方式、設備尋址

1/0接口的功能及基本組成

66程序查詢方式的工作原理及程序查詢接口電路

程序中斷方式的工作原理及中斷服務流程

DMA方式的特點、功能、組成及DMA的工作過程。

651.5

第六章計算機的運算方法

77

計算機中有符號數(shù)和無符號數(shù)的表示

計算機中數(shù)的定點表示和浮點表示

88定點運算及相應的硬件配置

浮點四則運算和算術邏輯單元及進位鏈

第七章指令系統(tǒng)682

99機器指令E勺一般格式

操作數(shù)類型和操作類型

1010指令的地址格式和尋址方式

指令格式舉例和RISC技術

第八章CPU的結構和功能

1111351

CPU的功能及結構框圖

指令周期

指令流水

中斷系統(tǒng)

第九章限制單元

1212微操作吩咐的分析661.5

工作周期

限制單元E勺外特性

1313

多級時序系統(tǒng)

限制方式和限制信號實例分析。

第十章限制單元的設計

1414組合邏輯限制單元框圖672

微操作節(jié)拍支配

組合邏輯設計舉例

微程序限制單元框圖及工作原理

微指令的編碼方式

1515

微指令地址的形成方式

微指令格式

微程序設計舉例

課程歸納總結及答疑

16163

說

明

試驗支配

序號試驗名稱試驗類別試驗學時試驗周次是否新增試驗

1運算器試驗驗證性2

2I/O試驗驗證性2

3存儲器部件試驗驗證性2

4指令組成試驗驗證性2

5微程序設計試驗設計性4

6微限制器讀/寫時序試驗設計性4

注：“試驗類別”一欄填寫“驗證性”、“綜合性”、“設計性”

計算機科學與技術學院

課程教案

學期2023?2023學年第2學期

課程名稱計算機組成原理

授課對象計算機2023級

學時數(shù)64學時________________

教學大綱《計算機組成原理》教學大綱(2023)

教材名稱計算機組成原理》，唐朔飛，高等出版社，2023

參考教材(1)《計算機組成原理》，羅克露，單立平，劉

輝，俸志剛，電子工業(yè)出版社，2023

(2)王閔編著，計算機組成原理.電子工業(yè)出版

社.2023.1

主講老師陳立偉_______________________

西南科技高校計算機科學與技術學院

計算機科學與技術學院課程教案

第一章計算機系統(tǒng)概論

章節(jié)第1講

其次章計算機的發(fā)展及應用

計算機軟硬件概念、計算機系統(tǒng)的層次結構、計算機的基本組成、馮?諾依里計算機的

基本

特點、計算機的硬件框圖及工作過程、計算機硬件的主要技術指標。

內(nèi)容

計算機的產(chǎn)生、發(fā)展及在各個不同領域的應用。

教學

本章概念、名詞較多，這些只是為進一步深化學習打下基礎，只要建立計算機組成的

框架即可。

目標

重點

馮?諾依曼計算機的特點及基本原理，計算機硬件的主要技術指標。

難點

作業(yè)1、3、5、6、7、8、11

教學組織數(shù)學狀況記錄

突出計算機組成的概貌和框架，使學生簡潔明白地了解計算機內(nèi)部的工

作過程事實上是指令流和數(shù)據(jù)流在此框架內(nèi)由I/O-＞存儲器fCPlf存儲器

fI/O的過程，是通過逐條取指令、分析指令和執(zhí)行指令來運行程序的。同

時要讓學生了解到當今i一算機盡管發(fā)展到千變?nèi)f化的程度，但其最根本的組

成原理還是基于馮?諾依曼的結構。

使學生了解到從1946年ENIAC誕生到二十世紀五、六十年頭，由于構

成計算機的元器件發(fā)展變更（由電子管一晶體管一集成電路），使計算機的

性能有了很大提高，每隔6至7年，計算機便更新?lián)Q代一次，運算速度約提

高一個數(shù)量級。而到「二十世紀七十年頭，自從Intel公司生產(chǎn)了第一個微

處理器芯片后，隨著集成度成倍的提高，以每隔18個月芯片上的晶體管數(shù)

就翻一番的速度使計算機得到極為廣泛的應用，以至整個社會從制造時代進

入到信息時代，出現(xiàn)了學問大爆炸，從而要激發(fā)學生學習本課程的主動性和

主動性。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第三章系統(tǒng)總線第2講

基本總線的基本概念、總線的分類、總線特性及性能指標、總線結構和總線的判優(yōu)限制及

內(nèi)容通信限制。

教學為了解決總線上各模塊爭奪總線的運用權，解決通信雙方如何獲知傳輸起先和結束，

目標以及通信雙方如何協(xié)調(diào)協(xié)作，總線的通信限制是至關重要的。

重點

通信雙方如何協(xié)調(diào)協(xié)作，總線的通信限制

難點

作業(yè)2、5、6、7、14、15

教學組織數(shù)學狀況記錄

要求學生了解隨著計算機的發(fā)展，應用領域的不斷擴大，I/O設備的種

類和數(shù)量也越來越多。

為了更好地解決"3設備與主機之間連接的敏捷性，計算機的結構從分

散連接發(fā)展成總線連接。由于各個子系統(tǒng)都通過總線交換信息，這就產(chǎn)生了

總線的瓶頸問題，影響了計算機的速度。

為了克服總線瓶頸又產(chǎn)生了多總線結構，進一步為了設計簡化，便于維

護，有利于批量生產(chǎn)，又提出了各種總線標準。特殊是為了解決眾多部件爭

用總線，必需對總線進行判優(yōu)限制和通信限制。

總線分時、共享通常作法：發(fā)送部件通過0C絹件或二態(tài)門分時發(fā)送信

息，由打入脈沖將信息送入指定接收部件。

總線實體是一組傳送線與相應限制邏輯。

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章節(jié)第四章存儲器（上）第3講

存儲器分類和存儲器的層次結構；主存儲器（包括半導體存儲芯片簡介、靜態(tài)隨機存

基本

取存儲器和動態(tài)隨機存取存儲器、只讀存儲器、存儲器與CPU的連接、存儲器的校驗、

內(nèi)容

提高訪存速度的措施）。

數(shù)學要求學生運用以前學過的電路學問和本章所學的半導體存儲芯片，設計存儲器和CPU

目標的連接電路。

重點合理選用芯片，以及CPU和存儲器芯片之間的地址線、數(shù)據(jù)線和限制線的連接，特殊

難點是存儲芯片片選邏輯的確定。

作業(yè)1、4、5、6、7

教學組織教學狀況記錄

存儲器猶如人的大腦具有記憶功能i樣，是計算機組成的一個重要部

件，它干脆影響到計算機存儲信息的容量和計算機的運行速度。

圉圍著計算機速度的提高，容量的擴大，促使存儲器從基本組成元件到

整體結構都在不斷的發(fā)展和完善。

存取時間與物理地址無關（隨機訪問）；存取時間與物理地址有關（串

行訪問）。

存取時間：存儲器的訪問時間，讀出時間，寫入時間。

存取周期：連續(xù)兩次獨立的存儲器操作，（讀或寫）所需的最小間隔

時間，讀周期，寫周期。

存儲器的帶寬：位/秒。

高速緩存及命中率的基本概念。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第四章存儲器（下）第4講

高速緩沖存儲器（包括Cache的基本結構及工作原理、Cache一主存地址映像、替換算

基本

法）；協(xié)助存儲器（包括協(xié)助存儲器的特點及主要技術指標、磁記錄原理和記錄方式、

內(nèi)容

磁盤存儲器的結構、光盤存儲器的存取原理）。

數(shù)學

駕馭不同的Cache-主存地址映象干脆影響主存地址字段的安排及替換策略和命中率。

目標

重點

協(xié)助存儲器的特點及主要技術指標，磁盤存儲器的結構。

難點

作業(yè)9、11、12、21、25、29、38

教學組織教學狀況記錄

當今計算機大多以半導體存儲器作為主存儲器，以硬盤或光盤作為協(xié)

助存儲器。

為了更好解決存儲器的速度、容星和價格/位之間的沖突，采納Cache-

主存和主存-輔存的存儲器結構，使存儲器的總體性能得到很大的提高。

駕馭各類存儲器的工作原理，以及各類存儲器在存儲器的存儲層次結

構中各自起的作用

動態(tài)RAM刷新，刷新與行地址有關，①集中刷新（存取周期為0.5

PS），分散刷新（存取周期為1US）,③分散刷新與集中刷新相結合。

將刷新支配在指令譯碼階段，小會出現(xiàn)“死區(qū)”。

存儲器的擴展：字擴展，位擴展，自位擴展。

編碼的最小距離：隨意兩組合法代碼之間二進制位數(shù)的最少差異。編

碼的糾錯、檢錯實力與編碼的最小距離有關。

海明校驗的基本概念及原理。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第五章輸入輸出系統(tǒng)（上）第5講

基本輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況及組成、I/O與主機的編址方式、傳送方式、聯(lián)絡方式以及設

內(nèi)容備尋址；外部設備分類及簡介、I/O接口的功能及基本組成。

教學要對處理中斷的各類軟、硬件技術運用自如；要認清周期竊取的含義；要分清CPU響

目標應中斷和允許周期挪用的時間。

重點

I/O與主機的編址方式，周期竊取的含義。

難點

作業(yè)1、4、10、13、17

教學組織數(shù)學狀況記錄

輸入輸出系統(tǒng)是人機對話和人機交互的紐帶和橋梁。由于輸入輸出設備

工作速度與計算機主機的工作速度極不匹配，為此，既要考慮到輸入輸出設

備工作的精確牢靠，又要充分挖掘主機的工作效率，因此要求學生駕馭主機

與I/O交換的三種限制方式，即程序查詢、程序中斷和DMA,以及它們各自

所需的硬件及軟件支持。

主機用輸出指令或傳送指令將詳細設備的限制吩咐按約定的代碼格

式,作為輸出數(shù)據(jù)送往接口中的限制寄存器，向外設發(fā)出吩咐。

外設的狀態(tài)信息也以某種格式放在接口的狀態(tài)寄存器中，主機用輸入

指令或傳送指令從狀態(tài)寄存器中取出有關信息進行查詢、分析。

如何設置限制/狀態(tài)寄存器是接口設計的關鍵。

單重中斷：不允許中斷現(xiàn)行的中斷服務程序。

多重中斷：允許級別更高的中斷源中斷現(xiàn)行的中斷服務程序。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第五章輸入輸出系統(tǒng)（下）第6講

程序查詢方式的工作原理及程序查詢接口電路；程序中斷方式的工作原理及程序中斷

基本

接口電路、中斷服務流程；DMA方式的特點、DMA接口電路的功能、組成、類型及DMA的

內(nèi)容

工作過程。

數(shù)學要對處理中斷的各類軟、硬件技術運用自如：要認清周期竊取的含義；要分清CPU響

目標應中斷和允許周期挪用的時間。

重點

程序中斷方式的工作原理及其全過程，DMA方式的特點及過程。

難點

作業(yè)22、23、26、28、30、33

教學組織教學狀況記錄

輸入輸出系統(tǒng)是人機對話和人機交互的紐帶和橋梁。由于輸入輸出設

備工作速度與計算機主機的工作速度極不匹配，為此，既要考慮到輸入輸出

設備工作的精確牢靠，又要充分挖掘主機的工作效率，因此要求學生駕馭主

機與I/O交換的三種限制方式，即程序杳詢、程序中斷和DMA,以及它們各

自所需的硬件及軟件支持。

中斷：CPU短暫中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉去執(zhí)行為某個隨機事態(tài)服務的

中斷處理程序。處理完畢后自動復原原程序的執(zhí)行。

中斷的隨機性：隨機發(fā)生的事態(tài)；有意調(diào)用，隨機懇求與處理的事態(tài)；

隨機插入的事態(tài)。

向審中斷：將服務程序入口（中斷向量）組織在中斷向量表中；CPL?響應

時由硬件干脆產(chǎn)生對應的向量地址，按地址查表，取得服務程序入口，轉入

相應服務程序。

DMA方式干脆依靠硬件實現(xiàn)主存與I/O間的數(shù)據(jù)傳送，傳送期間不需

CPU程序干預。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第六章計算機的運算方法（上）第7講

基本計算機中有符號數(shù)（原碼、補碼、反碼、移碼）和無符號數(shù)的表示；計算機中數(shù)的定

內(nèi)容點表不和浮點表不。

溢出推斷是冬種運算方法的一個難點，而定點運算和浮點運算推斷溢出的方法是不同

數(shù)學的。對于浮點運算，應特殊留意區(qū)分浮點數(shù)和用補碼表示的浮點規(guī)格化形式這兩個概

目標念，前者指的是真值，后者指的是機器數(shù)，由于補碼規(guī)格化數(shù)的特殊約定，兩者表示

的數(shù)的范圍是不同的。

重點

溢出推斷，補碼規(guī)格化數(shù)的特殊約定

難點

作業(yè)18、20、21

教學組織教學狀況記錄

要使學生相識到計算機內(nèi)部的各種運算與人們習慣的運算是不同的，不

僅運算方法有差異，就是數(shù)的表示也不問。要求學生駕馭計算機中有符號數(shù)、

無符號數(shù)、定點數(shù)和浮點數(shù)的各種表示。

要使學生駕馭移位、定點補碼加減運算、定點原脩一位乘和兩位乘及補

碼Boolh算法、定點原碼和補碼加減交替除法，以及浮點補碼加減運算。了

解不同的運算方法對運算器結構的影響，以及提高運算速度實行的各種措

施，包括快速進位鏈的設計方法。

尾數(shù)規(guī)格化：充分利用尾數(shù)的有效位數(shù)，使精度盡可能高。當R=2時，

規(guī)格化數(shù)的范圍為1/2WMV1。

規(guī)格化方法：原碼表示的正數(shù)和負數(shù)、補碼的正數(shù)要使Ml=l；補碼表

示的負數(shù)要使Ml=0,但一1/2除外。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第六章計算機的運算方法(下)第8講

基本定點運算(算術移位和邏輯移位、補碼加減、原碼補碼乘法、原碼補碼除法)及相應

內(nèi)容的硬件配置：浮點四則運算和算術邏輯單元及進位鏈。

要使學生駕馭移位、定點補碼加減運算、定點原碼一位乘和兩位乘及補碼Booth算法、

教學

定點原碼和補碼加減交替除法，以及浮點補碼加減運算。了解不同的運算方法對運算

目標

器結構的影響，以及提高運算速度實行的各種措施，包括快速進位鏈的設計方法。

重點

若浮點數(shù)的階碼采納移碼運算時.，其運算規(guī)則和溢出推斷規(guī)則與補碼運算是不同的。

難點

作業(yè)22、24、28

教學組織教學狀況記錄

要使學生駕馭原碼用補碼運算的最根本的區(qū)分在于對符號位的處理。原

碼乘除法結果的符號均和數(shù)值部分的運算分開進行，而補碼乘除法結果的符

號是在數(shù)值部分的運算過程中自動形成的。

值得留意的是機器內(nèi)只設加法器，故全部減法運算實質是通過加法操作

實現(xiàn)的，這就有一個對減數(shù)求“補”的問題。原碼除法中減去除數(shù)的肯定值，

一律用加上除數(shù)肯定值的補碼實現(xiàn)。應特殊留意［-x］補和［-X*］補的區(qū)分，

其中X*是真值X的肯定值。

補碼一位乘法運算規(guī)則：

(1)A、B取雙符號位，符號參與運算；

(2)C取單符號位，符號參與移位，以確定最終是否修正；

(3)C末位設置附加位Cn+1,初值為0,CnCn+1組成推斷位，確定運算

操作；

(4)做n+1步操作，其中n步循環(huán)，最終一步不移位。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第七章指令系統(tǒng)（上）第9講

基本

機器指令的一般格式、操作數(shù)類型和操作類型、指令的地址格式。

內(nèi)容

要求駕馭設計指令格式的方法，學會依據(jù)指令系統(tǒng)的要求，確定指令字中各字段的位

教學

數(shù)及其含義。特殊是在實際機器中，指令字長不肯定等于存儲字長，因比應特別留意

目標

各種尋址方法和地址格式的運用。

重點

設計指令格式的方法。

難點

作業(yè)1、2、3、4、6、8

教學組織教學狀況記錄

要求學生了解機器的指令系統(tǒng)確定了一臺計算機的功能，而一旦計算機

的指令系統(tǒng)確定以后，計算機的硬件必需賜予支持。

指令系統(tǒng)主要體現(xiàn)在它的操作類型、數(shù)據(jù)類型、地址格式和尋址方法等

方面。

總線數(shù)據(jù)通路結構：為了使數(shù)據(jù)傳送限制簡潔、集中，采納以ALU為中

心的總線結構。包括四個部分：ALU部件、寄存器組、內(nèi)總線、CPU與系統(tǒng)

總線的連接。

當用一些硬件資源代替指令字中的地址碼字段：可擴大指令的尋址范

圍，可縮短指令字長，可削減訪存次數(shù)。

指令格式：指令字長、操作碼位數(shù)；尋址方式、是否采納擴展操作碼；

地址碼位數(shù)、地址個數(shù)。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第七章指令系統(tǒng)（下）第10講

基本

和尋址方式、指令格式舉例和RISC技術。

內(nèi)容

要求駕馭設計指令格式的方法，學會依據(jù)指令系統(tǒng)的要求，確定指令字中各字段的位

教學

數(shù)及其含義。特殊是在實際機器中，指令字長不肯定等于存儲字長，因比應特別留意

目標

各種尋址方法和地址格式的運用。

重點

尋址方法和地址格式的運用。

難點

作業(yè)9、10、12、13、16、21

教學組織教學狀況記錄

要求學生駕馭不同的尋址方式對操作數(shù)尋址范圍以及對編程的影響，駕

馭不同的尋址方式所要求的硬件和信息的加工過程。

時鐘周期時間1微秒完成一步操作，包括：一次從M讀出，并經(jīng)數(shù)據(jù)通

路傳送的操作；或一次數(shù)據(jù)通路傳送操作；或一次向M寫入的操作。

了解RISC的主要特點及其與CISC的區(qū)分。

尋址方式：確定本條指令的操作數(shù)地址，下一條欲執(zhí)行指令的指

令地址。

尋址方式：寄存器尋址，寄存器間址，自減型寄存器間址，馬上/自增

型寄存器間址，變址，跳步等。

RISC選用運用頻率較高的一些簡潔指令，困難指令的功能由簡潔指令

來組合。流水技術一個時鐘周期內(nèi)完成一條指令。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第八章CPU的結構和功能第11講

CPU的功能及結構框圖、指令周期、指令流水和中斷系統(tǒng)(包括引起中斷的各種因素，

基本

中斷系統(tǒng)所需解決的共性問題，如中斷懇求標記、中斷判優(yōu)、中斷響應、中斷服務、

內(nèi)容

中斷返回、多重中斷等)。

數(shù)學中斷技術在現(xiàn)代計算機中起著重要作用。為了更好地吃透這一內(nèi)容，建議結合第五章

目標學習，便于建立整機概念。

重點

CPU的功能及結構框圖，建立整機概念。

難點

作業(yè)1、5、7、15、19、24

教學組織教學狀況記錄

要相識到機器的核心是CPU,通過對CPU的功能和內(nèi)部結構的了解，駕

馭機器完成一條指令的全過程是在CPU的統(tǒng)一指揮下進行的，而且CPU在不

同的工作周期內(nèi)訪存的性質是不同的。

此外還應駕馭中斷技術在提高整機效能方面所起的作用，以及為了進一

步提高數(shù)據(jù)的處理實力，開發(fā)系統(tǒng)的并行性，在現(xiàn)代計算機中大量采納流水

技術。

(1)通用寄存器：存放操作數(shù)，可作某種尋址方式所需的專用寄存器。

(2)數(shù)據(jù)寄存器：存放操作數(shù)(滿意各種數(shù)據(jù)類型)，兩個寄存器拼接

存放雙倍字長數(shù)據(jù)。

(3)地址寄存器：存放地址，其位數(shù)應滿意最大的地址范圍，用于特殊

的尋址方式：段基值、棧指針。

(4)條件寄存器：存放條件碼，可作程序分支的依據(jù)。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第九章限制單元（±）第12講

基本微操作吩咐的分析（按取指周期、間址周期、執(zhí)行周期和中斷周期分析不同指令的微

內(nèi)容操作吩咐）。

教學理解限制單元為完成不同指令所發(fā)出的各種操作吩咐，以及指令周期、機器周期、時

目標鐘周期與操作吩咐的關系。CPU的限制方式，微操作吩咐的分析及多級時序系統(tǒng)。

重點

取指周期、間址周期、執(zhí)行周期和中斷周期的功能特征。

難點

作業(yè)1、3、4、6

教學組織數(shù)學狀況記錄

理解限制單元為完成不同指令所發(fā)出的各種操作吩咐，以及指令周期、

機器周期、時鐘周期與操作吩咐的關系。

計算機能夠有條不紊地自動執(zhí)行程序，很重要的一個緣由就是它有一個

供應精確時間信號的時序系統(tǒng)。時序系統(tǒng)產(chǎn)生計算機所須要的各種時間信

息，如周期、節(jié)拍、工作脈沖等。

這些信號的產(chǎn)生依據(jù)是一個頻率穩(wěn)定的振蕩器，以及計數(shù)分頻器或倍頻

器。

一個機器周期內(nèi)可完成若干個微操作；每個微操作需肯定的時間：將一

個機器周期分成若干個時間相等的時間段（節(jié)拍、狀態(tài)、時鐘周期）；用時

鐘周期限制產(chǎn)生一個或兒個微操作吩咐。

同步限制方式：任一微操作均由統(tǒng)一基準時標的時序信號限制。采納

完全統(tǒng)一的機器周期和節(jié)拍，采納不同節(jié)拍的機器周期，采納中心限制和

局部限制相結合的方法。

異步限制方式：無基準時標信號：無固定的周期節(jié)拍和嚴格的時鐘同步；

采納應答方式。

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第九章限制單元（下）第13講

基本

限制單元的外特性、多級時序系統(tǒng)、限制方式和限制信號實例分析。

內(nèi)容

教學理解限制單元為完成不同指令所發(fā)出的各種操作吩咐，以及指令周期、機器周期、時

目標鐘周期與操作吩咐的關系。CPU的限制方式，微操作吩咐的分析及多級時序系統(tǒng)。

重點

CPU的限制方式，微操作吩咐的分析。

難點

作業(yè)8、9、11

教學組織數(shù)學狀況記錄

計算機科學與技術學院課程教案

章節(jié)第十章限制單元的設計（上）第14講

基本

組合邏輯設計（包括組合邏輯限制單元框圖、微操作節(jié)拍支配、組合邏輯設計舉例）。

內(nèi)容

教學初步駕馭限制單元的兩種設計方法，從而進一步理解組合邏輯限制器和微程序限制器

目標在設計思想、硬件組成及其工作原理方面的不同。

重點

組合邏輯限制