电子科技大学

计算机组成原理

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课程概述

一、课程的性质和目标
1
、选课对象

大学三年级及以上计算机相关专业的本科学生;

②计算机专业的考研者;

③计算机相关领域的工程技术人员;

2、课程类别:学科基础课;
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、课程的意义:

本课程是计算机专业的一门必修的学科基础课,它的前续课程是数字逻辑、大规模集成电路设计及应用、数据结构等,后继课程是微机原理与接口、计算机系统结构、嵌入式系统及应用等,在硬件范畴的课程体系中起承前启后的作用,也是学习与了解计算机软件课程(如操作系统、汇编语言程序设计等)的课程基础。
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、课程的目标

通过对本课程的学习,使学生掌握计算机硬件系统的基本组成,理解各功能部件的基本原理,掌握相关的逻辑设计方法,初步培养学生在计算机硬件系统方面的分析与设计能力,同时助推学习者参加与课程相关的各类考试。

二、课程的特色

1、内容的组织

采用了“总体框架→处理对象→硬件子系统”的逻辑架构模式,先对计算机系统进行总体概述,突出了系统级的整机概念,能使学习者首先建立起计算机硬件系统的整体框架,然后再讲授计算机的处理对象即数据的表示和运算,最后再分别讲授计算机系统的4个主要功能子系统的结构和工作原理。内容组织模式符合大多数课程学习者的认知规律和学习习惯,能提高学习者的兴趣,有助于学习者对课程脉络的把握和对知识点的理解。

2、知识点的选用

既遵照了我校计算机组成原理课程的教学大纲,同时也参考了硕士生入学考试专业课大纲,既强调基本知识和基本原理的学习,同时还兼顾了学习者参加考试的需求。

3、内容的新颖性

在参考国内外优秀教材的基础之上,保留了计算机组成原理课程的经典授课内容,同时也竭尽所能地吸收了大量与时俱进的新颖内容来向学习者介绍计算机硬件系统的最新发展动态,以提高学习者的学习兴趣,有助于使学习者正确把握计算机的发展趋势。

 

三、学时安排与主要内容
1
、课程的学时数:64学时
2
、主要内容:

①计算机系统概述

主要讲授信息的数字化表示、存储程序与冯诺依曼体制;计算机的诞生和发展;计算机系统的层次结构和硬件系统组织;计算机的主要性能指标。

数据的表示、运算与校验

主要讲授数值型和字符型数据的表示,数据的运算方法,奇偶校验等常用的数据校验方法。

CPU子系统

主要讲授CPU的结构和发展历程,指令系统,MIPS32指令集,单周期和多周期MIPS32处理器设计,提升CPU性能的一些高级技术,如多核技术等。

存储子系统

主要讲授存储系统的层次和存储器的类型及技术指标,半导体存储原理及存储器,磁表面存储原理及磁盘,光存储原理及器件,存储系统性能的改进措施。

总线与I/O子系统

主要讲授总线与接口,以及直接程序传送模式PIO、中断、DMAIOPPPU等。

I/O设备及接口

主要讲授I/O设备的功能、类型及与主机之间的信息交互,键盘工作原理,显示器件,打印设备等。


证书要求

学习本课程,无特别的证书要求。

预备知识

计算机导轮和数字逻辑等。

授课大纲

第1单元 计算机系统概论(第1周,主讲:纪禄平)
1.1 计算机的概念和类型
1.2 计算机的诞生与发展
1.3 计算机系统的层次结构
1.4 计算机的性能评价指标
第2单元 数据的表示、运算与校验(第2-3周,主讲:纪禄平)
2.1 数值型数据的表示
2.2 字符型数据的表示

2.3 运算方法

2.4 常用的数据校验方法
第3单元 CPU子系统(第4-8周,主讲:纪禄平)
3.1 CPU概述
3.2 指令系统
3.3 MIPS32指令架构

3.4 单周期MIPS32处理器设计

3.5 多周期MIPS32处理器设计

 Part 1:组合逻辑控制模式

 Part 2:微程序控制模式

3.6 CPU性能的提升技术

第4单元 存储子系统(第9-12周,主讲:纪禄平)

4.1 存储子系统概述

4.2 半导体存储原理及芯片

4.3 半导体存储器的逻辑设计

4.4 磁表面存储原理与磁盘

4.5 光存储原理及光盘和光驱

4.6 存储系统的性能改进措施

第5单元 总线与I/O子系统(第13-15周,主讲:纪禄平)

5.1 I/O子系统概述

5.2 总线

5.3 直接程序传送模式(PIO)

5.4 中断模式与接口

5.5 DMA传输模式

5.6 IOP与PPU模式

第6单元 I/O设备及其接口(第16周,主讲:纪禄平)

6.1 I/O设备简介

6.2 键盘及其工作原理

6.3 显示器件及其接口

6.4 打印设备及其接口

 

参考资料

1、主教材
计算机组成原理(第3版),纪禄平、刘辉、罗克露、张建、杜向辉、俸志刚,北京:电子工业出版社,2014年9月(“十一五”、“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材)
2、参考教材

[1] 计算机组成与设计(第4版),David A. Patterson, John L. Hennessy编著,康继昌,樊晓桠,安建峰等译,北京:机械工业出版社,2011
[2] 计算机组成原理与系统结构(第2版),包健主编,北京:高等教育出版社,2015年7月
[3] 计算机组成原理,王诚主编,北京:高等教育出版社,2011年3月

常见问题

[1]老师讲课基本靠川普,我听不懂川普,肿么办?

[老师解答]

川谱和标普的主要差异在于,老师讲课用的川谱,发音中不能区分ian、in、ing,比如bian\bin\bing,也不区分平舌音和翘舌音,如z和zh,s和sh,有时声调可能也不标准。

听课时结合课件内容上下文,有意识注意一下老师的川普发音特点,很快就能适应,不至于影响内容的理解。

此外,只要用心,学完这个课,你基本上也附带学会了川普,这是意想不到的收获噢。


[2]这门课程内容的组织,主要依据是什么?

[老师解答]

本课程的内容组织,主要是依据了电子科技大学“计算机组成原理”课程的教学大纲,此外也参考了硕士研究生入学考试的专业课考试大纲(计算机专业)。

课程内容主要是依据授课老师自编教材(《计算机组成原理》第3版,纪禄平等编著,电子工业出版社2014年9月,“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材),在此基础之上也参考了多本国内外的相关教材。


[3]我不具备计算机专业的背景知识,想学习这门课程,老师有什么建议?

[老师解答]

这门课程的授课对象,主要是具备一定的计算机专业背景知识的学习者。

如果不具备计算机专业背景知识,那么在学习的时候,就应该将学习的侧重点置于对计算机基本原理的了解上,忽略一些细枝末节的技术性内容。

切不可陷入到对具体细节理解的纠缠之中,这样会消磨学习兴趣、打击学习信心

人的一生,就是一个不断学习、提高的过程。

我们孜孜以求、锲而不舍是对的,有时候不求甚解也还不错。

呵护来之不易的学习兴趣,保护弥足珍贵的学习信心。