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《》 教学大纲 安徽大学计算机科学与技术学院 二O年月 《计算机组成与系统结构》教学大纲 I前言 课程性质与设置目的要求 《计算机组成与系统结构》是计算机科学与技术学院软件工程专业的一门主干课程，本课程以冯．诺依曼计算机模型作为教学起点，介绍计算机的组织结构和工作原理，剖析计算机的运算器、存储器、控制器和输入输出设备的组成、工作原理与相互关系。对现代计算机发展中出现的一些较成熟的新概念和新技术也加以阐述和介绍，特别是高性能计算机系统结构计算机体系结构的基本概念、基本原理、基本结构和分析方法。 设置本课程的目的是使学生对计算机的内部结构、功能部件、功能特征、性能以及交互方式全面掌握，使学生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理，学习计算机设计中的入门性知识，掌握维护、使用计算机的基本技能。ZH36122 本课程计划总学时72学时，3学分。 选用教材：计算机组成与结构(第4版) 王爱英主编 清华大学出版社 教学手段：板书 + 多媒体教学 教学方法：整个教学过程由授课、作业和自学个环节组成。 讲课 2 4 2.1计算机中常用的组合逻辑电路2.2时序逻辑电路 讲课 3 4 2.2时序逻辑电路3.1数据的表示方法和转换3.2带符号的二进制数据在计算机中的表示方法及加减法运算 讲课 4 4 3.2带符号的二进制数据在计算机中的表示方法及加减法运算3.3二进制乘法运算 讲课 5 4 3.3二进制乘法运算3.4二进制除法运算 讲课 6 4 3.4二进制除法运算3.5浮点数的运算方法3.6运算部件3.7数据校验码 讲课 7 4 3.7数据校验码4.4主存储器的基本操作4.5读/写存储器 讲课 8 4 4.5读/写存储器4.8半导体存储器的组成与控制 讲课 9 4 4.8半导体存储器的组成与控制4.9多体交叉存储器 讲课 10 4 5.1指令系统的发展5.2指令格式5.3数据表示5.4寻址方式5.5指令类型 讲课 11 4 6.1计算机的硬件系统6.2控制器的组成 讲课 12 4 6.3微程序控制计算机的基本工作原理 讲课 13 4 6.4微程序设计技术6.5硬布线控制的计算机 讲课 14 4 6.6控制器的控制方式6.7流水线工作原理 讲课 15 4 7.1存储系统的层次结构7.2高速缓冲存储器 讲课 16 4 7.2高速缓冲存储器 讲课 17 4 7.3虚拟存储器7.4相联存储器7.5存储保护 讲课 18 4 习题课 讲课 计算机系统概论 一、学习目的 了解计算机的语言和与硬件的层次关系；掌握冯．诺依曼计算机模型的思想、冯氏计算机的硬件组成和基本功能；了解计算机系统的层次结构，从软件、硬件两方面描述；了解电子计算机的发展简史；了解计算机的应用。 第一章计划1学时。 二、课程内容 1.1计算机的语言 自然语言 ：人类相互交流信息所用的语言。 高级语言 ：一种和自然语言接近并能为计算机接受的语言。 机器语言 ：机器能直接执行的语言（二进制，可直接进入内存，由CPU执行。） 汇编语言 ：符号式程序设计语言。（操作码＋地址码） 1.2计算机的硬件组成计算机的基本部件有中央处理器CPU（运算器和控制器）、存储器和输入、输出设 备。 在计算机中，各部件间来往的信号可分成三种类型，即地址、数据和控制信号。通常这些信号是通过总线传送的，如图所示。 1.3计算机系统的层次结构（从语言功能层次划分） 虚拟机：通过配置软件扩展功能后形成的与实际机无关的机器。它将提供给用户的功能抽象出来，脱离了物理机。 计算机系统的多级层次结构 1.4电子计算机的发展简史 1.冯.诺依曼机的基本特点: 1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 2）采用存储程序的方式，程序和数据放在同一存储器中，由指令组成的程序可以修改。 3）数据以二进制码表示 4）指令由操作码和地址码组成。 5）指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序替增。 6）机器以运算器为中心，数据传送都经过运算器。 2.电子计算机的发展简史 3.计算机的六大分类 1.5 计算机的应用领域 重点、难点提示和教学手段 冯．诺依曼计算机模型的思想、冯氏计算机的硬件组成和基本功能。 四、思考与练习 冯.诺依曼结构的特点是什么? 计算机的逻辑部件 一、学习目的 1．快速复习三种基本逻辑操作及布尔代数的基本公式、逻辑函数的化简和逻辑门的实现。 2．掌握计算机中常用的组合逻辑电路，尤其是算术逻辑单元的组成、工作原理和先行进位的方法。 3．了解时序逻辑电路。 4．基本掌握阵列逻辑