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计算机组织和结构-徐苏-南昌大学本科课程教学大纲

发布时间:2019-06-03 22:16 来源:未知 编辑:admin

  南昌大学本科课程教学大纲课程名称 计算机组织与结构 课程英文名称 Computer Organization 课程编码 课程性质 (用表示) 类通识教育课程 类通识教育课程 创新创业类课程学分 总学时 理论 实验学时 实践(学时/周 课内学时课外学时 6424 40 开课院系 信息工程学院 面向专业 计算机科学与技术、网络工程、数字媒体技术 先修课程 计算机科学导论、数字逻辑 课程关键 授课教师基本信息课程负责 姓名教师工号 性别 出生年 职称学历/学位 1964.10教授 硕士 其他主讲 教师 白小明 21030 1966.6副教授 学士 1977.10讲师 硕士 1980.6讲师 硕士 教材及参 考资料 教材:《计算机组织与结构》,徐苏主编,清华大学出版社,2015 ISBN978-7-302-39559-1 参考教材: 1、《计算机组成原理(第五版)》,白中英,科学出版社,2016 ISBN:42 2、《计算机组成与结构(第五版)》,王爱英,清华大学出版社, 2013 年,ISBN: 17 课程简介(中文) 计算机组织与结构是计算机专业的专业主干课程之一。设置这一课程的 目的是,使学生了解和掌握计算机系统的硬件组成和基本工作原理,了 解计算机硬件各主要部件的结构、原理和设计方法。本课程在内容上按 照我国教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的“计算 机科学与技术专业规范”中的知识领域“CS-AR 计算机体系结构与组织” 所要求的内容进行组织。 知识贡献:所涵盖的“CS-AR 计算机体系结构与组织”中的知识单元主要 包括:AR2 数据的机器级表示(核心学时)、AR3 汇编级机器组织(核 心学时)、AR4 存储系统组织与结构(核心学时)、AR5 接口和通信 (核心学时)、AR6 功能组织(核心学时)和AR7 多处理和体系结构 (核心学时)等。 能力贡献:一方面使学生既学习掌握计算机基本的组成结构与工作原 理,又通过教材中“知识拓展”的内容以及一些课外的网站、文献资料 等让学生了解当今计算机发展的新技术、新知识,拓宽学生的知识面; 另一方面通过教师授课加学生自主在线学习的教学方式培养学生继续 学习的能力。 素质贡献: 培养学生的逻辑思维能力和科学素养。 课程简介 (英文) Computer Organization maincourses computerscience letstudents understand computer hardware structure workingprinciple. arrangedaccording knowledgearea computerscience technologystandard made computerscience technologyteaching guiding committee ChineseEducation Department. 教学目的 本课程系本专业硬件系统中的主干课程,在硬件课程体系中起到承前启 后的作用,为学生今后进一步学习计算机体系结构、计算机 并行处理 技术等打下一个良好的基础。 课程内容 计算机系统概述介绍计算机的发展历程、按 IEEE 的分类法的计算机的分类、计算 机的硬件组成及计算机的层次结构等。重点:计算机硬件组成。 数据的机器级表示及运算介绍二进制等基本的进位计数制、计算机中的数据编码表示方法、 数值数据在计算机中的二进制运算方法和实现、计算机中的数据在传递 过程中产生的差错检测方法等。重点:定点数与浮点数的表示;难点: 海明校验码、循环冗余码。 本章主要讨论计算机中汇编级指令格式、地址结构、指令及操作数的寻址方式、指令种类和功能,以及典型指令系统的组成等,最后对精 简指令系统作了介绍。重点:指令格式。 存储系统组织与结构(12学时) 首先介绍存储器的组织、分类和分层结构,然后介绍计算机主存储 器的组成与工作原理,最后介绍提高存储系统性能的交叉存储技术、高 速缓冲存储器及虚拟存储器技术。重点:计算机主存储器的原理与设计; 难点:高速缓冲存储器,虚拟存储器等。 输入输出系统组织介绍计算机输入输出系统的组成、计算机输入输出的控制方式、计 算机存储设备(磁盘存储器和光盘存储器等)以及由磁盘阵列组成的 RAID 技术。重点:输入输出控制方式。 总线与接口组织介绍总线的基本概念、总线的类别和总线的控制方式等;现代微机 中常用的总线标准:ISA、PCI 等;计算机中常用的外部总线接口标准: USB、IEEE 1394 和SCSI CPU组织与结构 介绍CPU 的功能与组成、CPU 的指令周期及执行指令的过程、CPU 控制部件设计的两种主要方法:硬布线设计法和微程序设计法等。重点: CPU 的组成与指令执行过程;难点:微程序控制器。 并行组织首先介绍计算机系统的并行性概念,对计算机中使用的时间重叠、 资源重复和资源共享等提高并行性的技术途径进行概要性的介绍;然后 分别介绍现代计算机普遍采用的流水线技术和多处理机技术等并行处 理技术。重点:流水线技术。 周教学进度安排及学时分配 教学内容简要说明学时 教学方式 作业 1、课程介绍2、MOOC 课程在线 计算机系统的分层组织结构 2.2数值数据的机器表示 2.2.1数据的机器数表示(复习原码、 补码、反码,新学移码) 2.2.2 定点数和浮点数 2.4定点数的运算及实现 2.4.1 定点数的加减运算(补码的加 减法、补码加法器的实现、加减运算 的溢出判别) 学生在线.5.2 浮点数的乘除运算 学生在线.3 循环冗余校验码 学生在线 海明校验码 教师授课3.1 汇编级机器指令系统 3.1.1 指令系统的发展 3.1.2 指令系统性能的要求 3.1.3 指令操作的种类 学生在线 操作码 学生在线 数据的存储与寻址方式 3.3.1 数据的存储方式 3.3.2 寻址方式 教师授课4.1 存储系统概述 4.1.1 存储器的组织 4.1.2 存储器的分类 4.1.3 存储器的分层结构 4.2半导体存储器(一) 4.2.1 半导体存储器的种类 4.2.2半导体存储器组成与工作原理 学生在线 半导体存储器(二) 4.2.3 主存储器的设计 学生在线高速缓冲存储器(一) 4.4.1cache 实现的基本原理 4.4高速缓冲存储器(二) 4.4.2 主存与cache 的地址映射 学生在线 高速缓冲存储器(三) 4.4.3 替换算法 4.4.4 cache 的写策略 学生在线 高速缓冲存储器(四) 4.4.5 cache 性能分析 学生在线 虚拟存储器实现的基本原理 4.5.2 虚拟存储器的分页式管理 学生在线 虚拟存储器的分段式管理 4.5.4 虚拟存储器的段页式管理 5.1输入输出系统概述 5.1.1 输入输出设备 5.1.2 输入输出接口 5.1.3 输入输出设备的编址与管理 学生在线 输入输出控制方式(一) 5.2.1 程序控制方式 学生在线 输入输出控制方式(二) 5.2.2 中断控制方式 学生在线 输入输出控制方式(三) 5.2.3 DMA控制方式 5.2.4 通道控制方式 5.3外部存储器的组织(一) 5.3.1 磁盘存储器—磁记录原理、磁 盘存储器的物理构成、磁盘存储器的 数据组织 学生在线 外部存储器的组织(二) 5.3.1磁盘存储器—磁盘存储器的性 能参数 学生在线 RAID 技术 教师授课6.1 互连结构 6.2 总线 CPU的功能 7.1.2 CPU的基本组成 7.1.3 CPU的寄存器组织 学生在线.2 典型指令的指令周期 学生在线 指令周期的方框图语言描述 7.3 CPU的时序与控制 学生在线 控制部件的硬布线 硬布线控制器设计举例 学生在线 微程序控制器的基本概念 7.5.2 微程序控制器的组成 7.5.3 微程序设计举例 学生在线 微命令编码 学生在线.6.3 微指令的格式 章习题13 教师授课14 8.1 计算机系统的并行性 学生在线 流水线 流水线 流水线的分类 学生在线 流水线 流水线流水线 流水线 超流水线 多核处理机 章习题15 教师授课16 总复习 教师授课课程考核方式 分类 考核方式 考核内容 成绩比重 过程考评 平时考评 学生出勤考评 学生交作业情况考评 10% 期中考评 期中考试 随堂开卷考试 30% 期末考评 期末考试 闭卷考试 60% 备注 执笔人:徐苏 完成日期:2016 年12 月29 审核人:白小明审核日期:2016 年12 月30

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