计算机组织与结构
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spContent=站在计算的岸边,看硬件课程即将上演。计算机组织与结构是什么?那是风吹动电脑的声音,和萤火虫照亮的图案。运算器、控制器、存储器、I/O系统,可以吃吗?这里有思想风暴和饕餮大餐。计算很短,似繁星闪烁,前路漫漫,看背影渐行渐远。计算机组织与结构,漫游在知识的原野中,等秋天。
—— 课程团队
课程概述

各位同学,大家好:

 

感谢大家选择《计算机组织与结构》慕课课程,希望这种新的教学方式能够对大家有所帮助。

 

一、课程简介

“计算机组织与结构”又称为“计算机组成原理”,是计算机科学技术、软件工程专业的一门重要公共基础课,是一门理论性、技术性很强的主干课程。本课程的主要任务是全面介绍计算机内部各部件的组成结构与工作原理、各部件间联系,以及并行体系结构等前沿知识。通过本课程的学习,使学生掌握计算机硬件的基本特征和实现机制,为后续计算机、软件工程专业课的学习,以及未来从事计算机软硬件研究与开发,打下一个良好的基础。

 

二、课程组织形式

1、本课程采用慕课形式教学,教学环节以知识点为单位组织,知识点分为核心知识点和基础知识点两类,核心知识点是授课内容的主体部分,基础知识点为补充内容;

3、每节课安排大约1-3个核心知识点,以及1个基础知识点。

 

三、课程实施形式

每节课的教学过程分为2个阶段:

1、线上学习阶段:按照教学进度安排,学生进行线上的核心知识点教学视频学习(总时长约为24学时,每学时45分钟),通过课件学习基础知识点,以及阅读推荐资料、实验实践材料等,并完成习题。

2、翻转课堂学习阶段:按照教学进度安排,教师组织线下的翻转课堂学习,主要教学内容为组织知识点讨论,以及答疑,随堂测试等;

 

四、课程资源

本课程所有授课资源按照“章-节-知识点”组织,基本单元为知识点。对应每个核心知识点,将提供知识点授课视频(约10-20分钟)、推荐阅读材料、习题;对应每个基础知识点,将提供自学ppt课件;同时还将提供翻转课堂实施建议(含讨论内容、测试内容等)。

 

五、学习要求:

1、基本要求:按照教学大纲及考核标准,完成课程学习,基本达到学习目标。

2、中级要求:在达到基本要求的基础上,对课程核心知识点有深入理解,能提出有价值的问题,了解解决问题的一般流程,并能付诸实施。

3、高级要求:在达到中级要求的基础上,能对课程进行宏观全面的思考,能对课程内容建设提出建议,并能落实建议内容。

 

六、考核方式:

本课程的考核方式分为3种类型:

1、线上作业考核:教师可通过客观题和主观题测试学生对知识点的掌握程度;

2、平时成绩:在翻转课堂讨论中,教师可根据实际情况评定平时成绩;

3、期末考试成绩:由于网络考试与各学校教务处的实际规定并不一定完全相符,因此建议期末考试仍旧采用传统方式。


课程大纲

第一章 绪论

第一节 计算机组织与结构概述

第一节 客观题

第二章 系统总线

第一节  总线概述

第二节  总线控制

第一节 客观题

第二节 客观题

第三章 存储器

第一节 半导体存储器概述

第二节  半导体存储器的基本单元电路

第三节 存储器的扩展方式

第四节  高速缓冲存储器

第五节 并行存储和虚拟存储机制

第六节 数据校验码

第一节 客观题

第二节 客观题

第三节 客观题

第四节 客观题

第五节 客观题

第六节  客观题

第四章 输入输出系统

第一节   输入输出系统概述

第二节  程序中断方式(一)

第三节  程序中断方式(二)

第四节  DMA工作方式

第五节  典型外设

第一节 客观题

第二节 客观题

第三节 客观题

第五章 计算方法

第一节  机器数表示方法

第二节   定点数与浮点数

第三节  定点数移位和加减法运算

第四节  定点数乘除法运算

第五节  浮点数运算

第六节 加法器和算术逻辑单元

第一节 客观题

第三节 客观题

第四节 客观题

第五节 客观题

第六节 客观题

第六章 指令系统

第一节  指令系统概述

第二节 操作类型

第三节 寻址方式

第一节 客观题

第二节 客观题

第七章 CPU的结构与功能

第一节  控制器概述

第二节 指令周期的操作命令分析

第三节 流水线技术

第一节 客观题

第二节 客观题

第三节 客观题

第八章 控制器设计

第一节  组合逻辑控制器

第二节 微程序控制器

第二节 客观题

预备知识

数字电路

证书要求

85分以上发放优秀证书,60分以上发放合格证书。

参考资料

本课程推荐教材如下:

《计算机组成原理》(第2版) 唐朔飞. 高等教育出版社. 2008。


本课程参考教材如下:

《计算机组成与设计 软硬件接口》(原书第四版)David A. Patterson & John L. Hennessy著,康继昌,樊晓桠,安建峰等译. 机械工业出版社. 2011

《计算机组织与体系结构》(第7版)William Stallings著,张昆藏等译. 清华大学出版社. 2006

《计算机组成结构化方法》(第5版) Andrew S. Tanenbaum著, 刘卫东,宋佳兴,徐恪译. 人民邮电出版社. 2006

《计算机组成与系统结构》 袁春风编著. 清华大学出版社. 2010

《计算机组成原理》(第3版)蒋本珊编著. 清华大学出版社. 2013

《计算机组成与结构》(第5版)王爱英主编. 清华大学出版社. 2013