计算机组成与结构课程教学大纲计算机组成与结构课程教学大纲课程名称：计算机组成与结构/Computer Organization and Architecture 学时/学分：80 学时/5 学分（其中课内教学 64 学时，实验上机 16 学时） 先修课程：电路与模拟电子技术、数字逻辑与数字系统设计 适用专业：信息与计算科学 开课院（系、部、室）：数学与计算机科学学院一、课程的性质与任务本课程是信息与计算科学专业的一门专业主干课。本课程的任务是介绍计算机（单机） 系统的硬件组成原理及计算机的并行组织理论。通过本课程的学习，使学生掌握计算机各 功能部件的关系与作用，建立计算机的整机概念，了解计算机并行处理技术，为后续计算 机课程的学习奠定理论基础。二、课程内容、基本要求与学时分配（一）数据的表示和数据校验（一）数据的表示和数据校验 6 学 时 1、掌握定点机器数：原码、反码和补码。 2、掌握浮点机器数：浮点数的规格化和值域、IEEE 标准浮点数。 3、掌握非数字信息的表示：西文字符、汉字字符、十进制数等。 4、掌握常用数据校验方法：奇/偶校验、海明码校验、CRC 校验。 重点：定点数和浮点数。 难点：浮点数的值域、海明码和 CRC 码的校验。 （二）运算方法及运算器（二）运算方法及运算器 10 学 时 1、掌握定点加减法运算，了解定点乘除法运算，了解浮点四则运算。 2、理解加减法运算器、 （并行）乘法运算器、 （并行）除法运算器的实现原理。 3、理解并行进位加法器逻辑，了解定点运算器（ALU）的组成。 重点：定点数的加减法运算、运算器原理。 难点：浮点数运算、并行进位加法器逻辑。 （三）存储系统（三）存储系统 8 学时 1、熟悉常用半导体存储器芯片及主要技术指标，熟悉 SRAM、DRAM 和各种 ROM 芯片的 特点及用途。 2、掌握计算机存储系统的层次结构，掌握计算机主存储器的组织与设计。 3、理解 Cache 技术和虚拟存储技术的原理。 重点：计算机存储器的层次结构。 难点：Cache 技术和虚拟存储技术。 （四）指令系统（四）指令系统 4 学 时 1、掌握指令格式、指令类型及寻址方式。 2、了解 RISC 的特点及设计原则。 （五）中央处理器（五）中央处理器 8 学时 1、熟悉 CPU 的基本组成及 CPU 内部主要寄存器的功能。2、熟悉 CPU 的多级时序及控制方法。 3、掌握组合逻辑控制器的原理。 4、掌握微程序控制器的原理。 重点：组合逻辑控制器和微程序控制器， 难点：组合逻辑控制器和微程序控制器。 （六）总线系统（六）总线系统 4 学 时 1、掌握常见计算机的总线结构，总线的性能指标。 2、了解总线控制方式。 3、熟悉常见总线的特点。 （七）外围设备（七）外围设备 6 学 时 1、熟悉外围设备的分类 2、熟悉键盘、鼠标、显示器、打印机等常用外设的原理和技术指标。 3、掌握磁盘存储设备的记录原理、记录方式、技术指标等。 4、了解光盘存储设备的记录原理。 重点：显示器的主要技术指标、磁盘存储器的主要技术指标。 难点：键盘控制电路的原理、磁记录的原理及方式。 （八）输入（八）输入/输出系统输出系统 8 学时 1、熟悉 I/O 接口的基本功能。 2、掌握程序查寻方式、程序中断方式和 DMA 方式的基本原理。 3、了解通道方式、外围处理机方式的基本原理。 4、了解通用 I/O 接口标准。 重点：程序中断方式和 DMA 方式的基本原理。 难点：程序中断方式 （九）流水线技术与并行组织（九）流水线技术与并行组织 10 学 时1、理解流水线的基本概念，掌握流水线的性能指标、相关处理和调度。2、理解并行处理的基本概念，掌握向量处理机的处理方式。了解阵列处理机、多处 理机和机群系统等并行组织的发展方向。 重点：流水线的性能指标、相关处理和调度，向量处理机的处理方式。 难点：流水线的调度。三、推荐教材和主要参考书1、推荐教材： （1）白中英，计算机组成与体系结构，北京：科学出版社，2003。 2、推荐参考书： （1）王爱英，计算机组成与结构，北京：清华大学出版社，2001。 （2）唐朔飞，计算机组成原理，北京：高等教育出版社，2000。大纲制订者：蒋万君大纲审定者：刘福明