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计算机组成原理电子教案

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教案-计算机组成原理(DOC)

教案-计算机组成原理(DOC)

计算机组成原理教案（数字媒体专业）第一章计算机系统概论内容简介：计算机系统的层次结构，冯·诺伊曼计算机的硬件结构和主要功能，计算机的工作步骤以及计算机的主要技术指标。

教学目标：了解计算机系统的层次结构；了解冯·诺伊曼计算机的特点及硬件构成；理解计算机的工作步骤，了解计算机的主要技术指标的含义及其对计算机的影响。

教学重点和难点：虚拟机的概念；计算机的硬件构成；计算机的工作步骤。

教学媒体和教学方法：使用幻灯片在多媒体教室进行教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方法。

教学过程：一、计算机系统简介1．计算机的软硬件概念（1）硬件（2）软件（3）软硬件的关系2．计算机系统的层次结构（1）虚拟机的概念（2）各层虚拟机及与真实机器的层次关系3．计算机的基本组成（1）冯·诺伊曼计算机的特点（2）计算机硬件结构，总线的构成。

讨论、分析直连结构的问题，提出总线思想，并简单介绍总线结构。

（3）计算机的工作步骤提出计算机解决问题的基本步骤计算机基本构成部件的介绍（运算器、存储器、控制器）以计算ax2+bx+c为例分析计算机工作的过程4．计算机的主要技术指标（1）机器字长计算机同时处理的二进制位机器字长与数据总线宽度、存储字长的关系（2）存储容量存储容量的单位主存容量辅存容量（3）运算速度几种计算运算速度的方法并对它们进行比较运算速度的表示单位第二章计算机的发展及应用内容简介：计算机的发展史；计算机的应用领域；计算机的发展展望。

教学目标：了解计算机的产生和发展以及发展思路；了解计算机的应用领域；了解计算机的发展趋势。

教学重点和难点：计算机的应用领域。

教学媒体和教学方法：使用幻灯片在多媒体教室进行教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方法。

教学过程：一、计算机的发展史1．计算机的产生和发展现代计算机的研究工作第一台电子计算机的产生计算机的发展阶段计算机的发展规律计算机的发展趋势2．微型计算机的出现和发展微型计算机的发展阶段微型计算机的发展带来的工作、学习、生活方式的变化3．软件技术的兴起和发展软硬件的融合，简介嵌入式发展方向二、计算机的应用1．科学计算和数据处理通过ENIAC进行计算的一个案例，直观体会计算机的计算能力2．工业控制和实时控制3．网络技术应用4．虚拟现实介绍虚拟现实技术的一些应用5．办公自动化和管理信息系统6．多媒体技术7．人工智能三、计算机发展的展望第三章系统总线内容简介：总线的概念；总线的分类；总线的特性和性能指标；总线结构；总线控制。

《计算机组成原理》教案

《计算机组成原理》教案

《计算机组成原理》教案一、教学目标1. 了解计算机硬件系统的组成及功能2. 掌握数据的表示和运算方法3. 理解存储器的层次结构和工作原理4. 掌握中央处理器（CPU）的工作原理和性能指标5. 了解计算机的输入输出系统及其接口技术二、教学内容1. 计算机硬件系统计算机的组成输入输出设备存储器中央处理器（CPU）2. 数据的表示和运算数制转换计算机中的数据类型算术运算逻辑运算3. 存储器层次结构随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）硬盘存储器虚拟存储器4. 中央处理器（CPU）CPU的组成和结构指令集和指令系统指令执行过程CPU性能指标5. 输入输出系统输入输出设备I/O接口技术中断和直接内存访问（DMA）总线和接口三、教学方法1. 采用讲授法，讲解基本概念、原理和方法。

2. 结合实例分析，让学生更好地理解计算机组成原理。

3. 使用实验和实训，培养学生的实际操作能力。

4. 开展课堂讨论和小组合作，提高学生的分析和解决问题的能力。

四、教学资源1. 教材：《计算机组成原理》2. 课件：PowerPoint或其他教学软件3. 实验设备：计算机、内存条、硬盘等4. 网络资源：相关在线教程、视频、论文等五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业、实验报告等（30%）2. 期中考试：测试计算机组成原理的基本概念、原理和方法（30%）3. 期末考试：综合测试计算机组成原理的知识点和实际应用（40%）六、教学安排1. 课时：共计48课时，每课时45分钟。

第一章：8课时第二章：6课时第三章：10课时第四章：10课时第五章：4课时第六章：6课时第七章：6课时第八章：4课时第九章：4课时第十章：4课时2. 教学方式：讲授、实验、课堂讨论、小组合作等。

七、教学重点与难点1. 教学重点：计算机硬件系统的组成及功能数据的表示和运算方法存储器的层次结构和工作原理中央处理器（CPU）的工作原理和性能指标输入输出系统及其接口技术2. 教学难点：存储器的工作原理中央处理器（CPU）的指令执行过程输入输出系统的接口技术八、教学进度计划1. 第一周：计算机硬件系统概述2. 第二周：数据的表示和运算3. 第三周：存储器层次结构4. 第四周：中央处理器（CPU）5. 第五周：输入输出系统6. 第六周：综合练习与实验九、教学实践活动1. 实验：实验一：计算机硬件组成认识实验二：数据表示与运算实验三：存储器测试实验四：CPU性能测试实验五：输入输出系统实验2. 课堂讨论：讨论话题：计算机硬件技术的未来发展讨论形式：小组合作、课堂分享1. 课程结束后，对教学效果进行自我评估和反思。

《计算机组成原理》教案

《计算机组成原理》教案

《计算机组成原理》教案一、课程简介1.1 课程背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。

通过本课程的学习，学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构，掌握各种计算机组件的功能和工作原理，为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。

1.2 课程目标（1）了解计算机系统的基本组成和各部分功能；（2）掌握计算机指令系统、中央处理器（CPU）的工作原理；（3）熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统；（4）学会分析计算机系统的性能和优化方法。

二、教学内容2.1 计算机系统概述（1）计算机的发展历程；（2）计算机系统的层次结构；（3）计算机系统的硬件和软件组成。

2.2 计算机指令系统（1）指令的分类和格式；（2）寻址方式；（3）指令的执行过程。

2.3 中央处理器（CPU）（1）CPU的结构和功能；（2）流水线技术；（3）多核处理器。

2.4 存储器层次结构（1）存储器概述；（2）随机存取存储器（RAM）；（3）只读存储器（ROM）；（4）缓存（Cache）和虚拟存储器。

2.5 输入输出系统（1）输入输出设备；（2）中断和DMA方式；（3）总线系统。

三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。

3.2 实验法安排实验课程，使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。

3.3 案例分析法分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。

四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。

4.2 期末考试采用闭卷考试方式，测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。

五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》（唐朔飞著，高等教育出版社）。

5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。

5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛，了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。

计算机组成原理电子教案第3章

计算机组成原理电子教案第3章
第二代计算机（1958-1964）
晶体管时代，采用晶体管作为基本元件，体积缩小、功耗降低、可靠 性提高。
第三代计算机（1965-1970）
中小规模集成电路时代，采用中小规模集成电路作为基本元件，进一 步提高了计算机的性能和可靠性。
第四代计算机（1971年至今）
大规模和超大规模集成电路时代，采用大规模和超大规模集成电路作 为基本元件，使得计算机的性能和可靠性得到了极大的提升。
规格化浮点数
尾数的绝对值大于等于0.1且小于1 的浮点数，可提高浮点数的精度和 运算速度。
04
运算方法与运算器
基本运算方法
定点运算
浮点运算
十进制运算
包括定点数的表示、定 点数的加减乘除运算等。
包括浮点数的表示、浮 点数的加减乘除运算等。
包括十进制数的表示、 十进制数的加减乘除运
算等。
逻辑运算
包括与、或、非等逻辑 运算。
指令类型
根据指令的功能不同，可以将指 令分为数据传送类指令、算术运 算类指令、逻辑运算类指令、程 序控制类指令等。
寻址方式与有效地址计算
寻址方式
寻址方式是指确定本条指令的操作数地址或下一条将要执行 的指令地址的方法。常见的寻址方式有立即寻址、直接寻址 、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址等。
有效地址计算
微指令由硬件直接执行，微程 序由微指令构成，用于描述机 器指令。
操作系统级
提供资源管理、程序运行等功 能，为用户提供方便的编程接 口。
高级语言级
用高Байду номын сангаас语言编写的程序需经编 译程序或解释程序转换成机器 语言程序。
计算机系统的发展历程
第一代计算机（1946-1957）
电子管时代，采用电子管作为基本元件，体积大、功耗高、可靠性差。

计算机的组成原理教案优秀5篇

计算机的组成原理教案优秀5篇

计算机的组成原理教案优秀5篇计算机的组成原理教案1一、教学目标1.了解计算机硬件各部分的名称及作用。

了解多媒体计算机的硬件组成以及性能指标。

2.通过观察分析，归纳总结计算机的组成。

通过学习，了解计算机的硬件知识。

通过实践和学习，为后面学习计算机的组装过程作准备。

3.通过对计算机硬件的了解，培养学生深入探究和动手实践的能力。

二、教学重难点重点：了解计算机的硬件组成的名称和作用。

难点：本活动的教学难点也是从计算机的'工作原理上来分析计算机的硬件组成，引导学生深入分析计算机内部的结构和工作原理。

三、教学方法创设情境法，师生问答法、讲授法等。

四、教学过程(一)新课导入大家都知道计算机，又被称为电脑，这是一种比喻，就好像用电的人脑一样，是人脑功能的延伸和扩充，因此，要了解计算机部件的构成和作用，首先要了解人体各部位的功能，请问人体的哪一部分能够进行计算，是人脑还是四肢或五官？对、很显然是人脑。

好，那么我们每个人都能记住自己的名字人体的哪一部分能够进行记忆啊？对是人脑还是四肢或五官呀，是人脑。

人脑能命令我们的四肢和五官，做出各种活动、是整个人体的中心，那么一个人光有大脑没有四肢和五官，行不行啊？不行他没有办法说话、走路和写字。

是啊，人脑再重要也必须依靠四肢和五官，将自己的功能发挥得尽善尽美。

计算机也同人一样，有相当于大脑的中心部件，也有相当于四肢和五官(二)新课讲授1.先请同学们自己看书P106-112，边看书边思考：①计算机系统是由哪两部分组成？②计算机硬件是由哪几部分组成？巡视检查学生自学情况。

计算机的组成原理教案2教学目标知识目标：1.理解计算机网络、网络协议的基本概念；2.了解计算机网络的分类和应用、三个网络组成部分的作用和网络组件的作用；3.认识常见的通信线路和常用的连接设备。

技能目标：1.会安装上因特网必需的网络组件；2.能识别常见的网络连接设备和传输介质。

情感、态度与价值观目标：1.体验计算机网络实体的复杂性和多样性；2.培养热爱网络、爱护公共设施的意识。

计算机组成原理教案(第三章)

计算机组成原理教案(第三章)

集中式
分散刷新方式
异步式刷新方式是前两种方式的结合
刷新周期为2ms
，完成128行的所有存储元刷新 = 15.5us
则需要 2000us / 128
标准的刷新方式两种
1、只用RAS信号的刷新
2、CAS在RAS之前的刷新
【例2】 说明1M×1位DRAM片子的刷新方法，刷新周期定为8ms
如果选择一个行地址进行刷新， 刷新地址为A0—A8，因此这 一行上的2048个存储元同时进行刷新，
交叉存储器要求其模块数必须大于或等于m，以保证启动某模块后 经mτ时间再次启动该模块时，它的上次存取操作已经完成。这样， 连续读取m 个字所需的时间为
t1=T+(m-1)τ
m=4的流水线方式存取示意图如下
而顺序方式存储器连续读取m个字所需时间为
t2=mT.
【例4】 设存储器容量为32字，字长64位，模块数m=4，分别用顺 序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns，数据总线宽度为 64位，总线传送周期τ=50ns。问顺序存储器和交叉存储器的带宽 各是多少? 顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字所需的时间分别是： t2=mT=4×200ns=800ns=8×10-7s; t1=T+(m-1)=200ns+3×50ns=350ns=3.5×10-7s
地址译码器:单译码和双译码
3.SRAM存储器芯片实例
2114存储器芯片的逻辑结构方框图
由于读操作与写操作是分时进行的，读时不写，写时不读， 因此，输入三态门与输出三态门是互锁的，数据总线上的信 息不致于造成混乱。
4.存储器与CPU连接
(1)
工作原理
(2)
存储器速度与容量的解决
存储器芯片的容量是有限的,为了满足实际存储器的容量要求， 需要对存储器进行扩展。主要方法有：

《计算机组成原理》教案

《计算机组成原理》教案

《计算机组成原理》教案一、课程简介1. 课程定位：本课程旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成原理，理解计算机硬件和软件的相互作用，为学习计算机科学与技术其他课程打下基础。

2. 课程目标：通过本课程的学习，使学生能够：描述计算机硬件的基本组成部件及其功能；理解计算机软件与硬件之间的交互过程；掌握计算机系统性能评价的基本方法。

二、教学内容1. 计算机系统概述计算机发展史计算机系统层次结构计算机系统性能评价2. 计算机组成原理数据表示和运算方法存储器层次结构中央处理器（CPU）组成与工作原理输入输出系统3. 指令系统指令格式与分类寻址方式指令执行过程4. 计算机体系结构冯·诺依曼结构哈佛结构堆栈式结构5. 总线与接口总线概念与分类总线协议接口技术三、教学方法1. 讲授法：通过理论讲解，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和方法。

2. 案例分析法：分析实际计算机系统组成部件的工作原理和应用案例，提高学生的实践能力。

3. 实验法：安排实验课程，使学生亲自操作计算机组成原理的相关设备，加深对理论知识的理解。

4. 小组讨论法：组织学生分组讨论，培养学生的团队合作能力和问题解决能力。

四、教学资源1. 教材：选用权威、实用的教材，如《计算机组成原理》（唐朔飞编著，高等教育出版社）。

2. 课件：制作精美、生动的课件，辅助教学。

3. 实验设备：配置计算机组成原理实验设备，如CPU、内存、硬盘、显卡等。

4. 网络资源：利用网络资源，为学生提供更多学习资料和实践案例。

五、课程评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、作业完成情况和小测验成绩。

2. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和分析解决问题的能力。

3. 期末考试：采用闭卷考试方式，考察学生对课程知识的掌握程度。

4. 综合评价：结合平时成绩、实验报告和期末考试成绩，全面评价学生的学习效果。

六、教学安排1. 课时：本课程共计48课时，包括32课时理论教学，16课时实验教学。

计算机组成原理电子教案-系统总线

计算机组成原理电子教案-系统总线
第3章 系统总线
• 计算机系统互连结构 • 总线的基本概念 • 总线内部结构 • 总线连接方式 • 总线设计要素 • PCI总线
内容要点
计算机系统互连结构
• 计算机是由一组相互之间通信的3种基本类型 (CPU、存储器和I／O)的部件或模块组成的网络
• 连接各种模块的通路的集合称为互连结构 (Interconnection Structure)。
• 目前，最普遍的互连结构是总线和各种多总线 结构
3.2 总线的基本概念
• 总线（Bus）是连接两个或多个设备的公共通 信通路，总线的关键特征是共享传输媒质。
• 总线分类
– 内部总线 – 系统总线 – I/O总线
3.2 总线的基本概念
• 总线的特性
– 机械特性 – 电气特性 – 功能特性 – 时间特性
• 总线性能指标 • 总线标准
– 总线标准，可视为系统与各模块、模块与模块之间的一个互 连的标准界面
3.3 总线内部结构
• 数据总线 • 地址总线 • 控制总线 • 为连接的模块提供电源的电源线
• 单总线结构
3.4 总线连接方式
系统总线
CPU
• 带有存储总线的
MM接口 Βιβλιοθήκη 接口双总线结构I/O
I/O
3.6 PCI总线
高 速I / O
低 速I /
O
…
低 速I / O
• 总线类型 • 总线仲裁方法
– 集中式仲裁
• 链式查询方式 • 计数器定时查询方式 • 独立请求方式
– 分布式仲裁
• 时序 • 总线宽度 • 总线传输类型
3.5 总线设计要素
• 多总线分级结构 • 总线内部结构 • 总线周期类型 • 总线周期操作 • 总线仲裁

计算机组成原理电子教案第8章

计算机组成原理电子教案第8章
触摸屏系统一般包括两部分：触摸屏控制器和触 摸检测装置。触摸屏控制器上有微处理器和固化 的监控程序，其主要作用是将触摸检测装置送来 的触摸信息转换成触点坐标，再传送给主机；同 时，它能接收主机发来的命令，并予以执行。
根据所采用的触摸检测技术不同，触摸屏可分成5 类：电阻式、电容式、表面超声波式、红外线扫 描式和压感式。
实际使用的键盘通常介于这两种基本类型之间， 即由键盘完成一部分操作，再由CPU执行程序完 成另一部分操作。
例如，PC机的键盘内装有Intel 8048单片机来完成 键盘扫描、去抖动、防串键等操作，能自动形成 被按键的位置码，并能将位置码以串行方式发送 到主机；CPU接收到位置码后，再执行专门的转 换程序，将位置码转换成ASCII码（通常采用查 表的方式进行转换）。
压感式触摸屏采用底座式矢量压力测力技术，为 显示器设计一个专用工作平台，显示器在这个平 台上可以做三维运动。当用户触摸显示器屏幕时， 显示器就会在平台上产生三维运动，工作台内部 的传感器就能测出显示器运动的状态，并据此计 算出触摸的位置。
8.2.4 扫描仪
扫描仪是一种图像输入设备，用来将各种文档、 图纸等转换成二进制数字，并以字节为单位输入 计算机，然后，由计算机运行专门的软件将其转 换成某种格式的图形文件，供计算机处理或存档。
表面超声波式触摸屏是一个透明的玻璃罩，在玻 璃罩的X和Y方向都安装了一个发射和接收压电转 换器和一组反射条。触摸屏还有一个控制器发送 5MHz的触发信号给发射、接收转换器，由它转 换成表面超声波在屏幕表面传播。当用户触摸屏 幕时，触摸点处的超声波被吸收，使接收信号发 生变化，触摸屏控制器可以据此求得触摸点的坐 标。
8.2 输入设备
8.2.1 键盘
键盘是一种字符输入设备，用来输入文字、符号 和操作命令等。

计算机组成原理与汇编语言电子教案试行版

计算机组成原理与汇编语言电子教案试行版

A、RAM存储器 B、ROM存储器 C、主存储器 D、主存储器和外存储器
8、试写出下列各数的原码、补码、反 码（用8位二进制表示）
原码 0.11001 补码 反码
- 0.10110
- 40
答案：
原码
0.11001 - 0.10110 - 40
补码
反码
0.1100100 0.1100100 0.1100100 1.1011000 1.0101000 1.0100111 10101000 11011000 11010111
一、数制转换。
主要介绍十进制数、二进制数、八 进制数、十六进制数之间的相互转换 。基本原则是： 对于十进制整数，向 R进制转换时采用除R取余；对于十进 制小数转换时采用乘R取整。R进制向 十进制转换时采用按权展开求和。
这部分内容前导课程中已经讲过 ，这里不再赘述。
二、定点数的表示 真值、机器数、原码、补码、反码 的概念： 真值：数的原值大小称为真值。
如 表示浮点数f=0.100100*2-100，若都用原码，其中阶符 位，阶码4位，数符1位，尾数6位 则机内表示位： 1 100 0 100100
课堂练习
1、具有下列特点的机器是冯。诺依曼式 的机器是（ ）
A。具有RISC指令系统的计算机系统 B。使用微程序控制技术的计算机系统 C。能够按存储器中的程序指定的逻辑顺 序，读出指令并执行的系统 D。使用磁盘、半导体存储器和高速缓存 部件的系统
《计算机组成原理与汇编语 言程序设计》课程教学目标
本课程的教学目标是：在学完本课后能建 立起整机概念，它可分为两级： (1) CPU级，它包含三个方面：CPU基本 组成、指令流程、汇编语言级程序设计方 法。
(2) 系统级，它包含两个方面：如何通过 系统总线与接口将CPU、主存、I/O设备( 含外存)连接成整机，对输入/输出的三种 基本控制机制。

计算机组成原理电子教案

计算机组成原理电子教案

计算机组成原理电子教案课程名称：计算机组成原理适用专业：计算机科学与技术网络工程课程总学时：80学时编写时间： 2006年9月1本课程是计算机专业本科生的核心课程，是主干必修课。

课程以阐述原理为主，讲述计算机系统及其各功能部件的工作原理以及逻辑实现，计算机系统及其各功能部件的设计原理以及并行处理技术。

设置这一课程的目的是使学生掌握计算机的基本工作原理，掌握计算机各主要部件的硬件结构、相互联系和作用，掌握计算机系统的设计原理以及软硬件的界面，从而对整个计算机系统有完整的了解，为计算机专业的后继课程的学习打下基础。

1、计算机系统概论2、3、存储器4、计算机指令系统5、控制器6、总线系统7、外围设备8、输入、输出系统重点：信息编码和数据表示控制器存储系统输入输出系统《计算机组成原理》白中英.科学出版社， 1、李亚明.《计算机组成与系统结构》.清华大学出版社.2001 2、王爱英.《计算机组成与结构》.清华大学出版社.199823、江义鹏.《计算机组成原理》.人民邮电出版社.19984、胡越明.《计算机组成和系统结构》.上海科学技术文献出版社.1999 （整体安排按信息表示、信息处理、信息输出思路。

）：1、计算机系统的基本构成2、计算机系统的层次结构3、计算机系统结构、组成及其实现4、计算机的性能评价5、计算机发展简史6、计算机的应用：通过本章的学习，要求了解整个计算机系统由硬件和软件两部分构成，其中硬件部分包括运算器、控制器、存储器、输入输出设备等五大功能部件构成。

通过总线相互连成一个完整的硬件系统；软件部分包括系统软件、应用软件两大部分。

通过对计算机层次结构的了解，明确计算机组成原理课程的任务和目的。

了解计算机中的一些基本概念，包括性能指标、计算机发展简史以及计算机的应用。

：1、计算机系统的基本构成2、计算机系统的层次结构3、计算机系统结构、组成及其实现：计算机系统的层次结构、系统结构、组成及其实现的关系。

《计算机组成原理》实验教学教案.doc

《计算机组成原理》实验教学教案.doc

实验一运算器实验一、实验目的：（1）结合学过的有关运算器的基本知识，掌握运算器的基木组成、工作原理。

特别是了解算术逻辑运算单元ALU的工作原理；（2）验证多功能算术单元74181、74182的运算功能;（3）熟悉掌握木实验中运算器的数据传输通路。

二、实验要求（1）预习74181、74182的工作原理及逻辑关系；（2）测量数据要求准确；（3）写出实验报告。

三、实验内容1、实验原理实验屮的运算器由两片74LS181以并/串形成8位字长的ALU构成。

运算器的输出经过一个三态门74LS245到ALUO1插座，实验时用8芯排线和内部数据总线BUSDO〜D7插座BUS 1-6中的任一个相连，内部数据总线通过LZDO〜LZD7 显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS,实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXDO〜D7插座EXJ1〜EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开关KD0~KD7,并经过一三态门74LS245直接连至外部数据总线EXDO〜EXD7, 通过数据开关输入的数据由LDO〜LD7显示。

算术逻辑运算功能发生器74LS181的功能控制信号S3、S2、SI、SO、CN、M并行相连后连至SJ2插座，实验时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2, 以手动方式用二进制开关S3、S2、SO、CN、M来模拟74LS181的功能控制信号S3、S2、SI、SO、CN、M；其他电平控制信号也由二进制开关来模拟。

2、实验接线本实验主要用到4个主要模块：（1）低8位运算器模块；（2）数据输入并显示模块；（3）数据总线显示模块；（4）功能开关模块。

根据实验原理详细接线如下：(1)ALUBUS 连EXJ3；(2)ALUO1 连BUSI；(3)SJ2 连UJ2；(4)跳线器J23 ± T4连SD；(5)LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边(手动方式);(6)AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在T”电平。

计算机组成原理电子教案第2章

计算机组成原理电子教案第2章

2.1 字符数据的表示
字符在计算机中的二进制编码称为字符代码。目 前，计算机中普遍使用的字符代码是长度为7位的 ASCII码（美国信息交换标准代码）。
ASCII码在存储器中存放时，需要占用存储器的 一个字节（8位），其中的最高位（b7）置为0或 用作奇偶校验位。
字符串被看作是一种数据结构，它是若干字符组 成的一个序列，属于线性结构。字符串在计算机 中的存储一般采用顺序存储结构，串中每个字符 都用ASCII码表示，占用一个字节 。
P4 D1 D2 D3 D4 P1 P2 P3
并增设一个奇偶校验式
S 4 P4 D1 D2 D3 D4 P1 P2 P3
S4 =1，发生1位错误；S4 =0，发生2位错误。
2.3.4 循环冗余校验码
循环冗余校验（CRC）码因其纠错能力强，且在 信息量较大的情况下，编码与解码所需的硬件代 价小等优点，被广泛用于串行传送过程中的检错 与纠错。
1100000 1110 010
1011
1011
所以，R (x) = 010。由此可得CRC码为 M (x)×xr＋R (x) = 1100000＋010 = 1100010 （模2加）
3．CRC码的检错与纠错
CRC码的检错原理：数据传送的接收方在接收到 CRC码后，使用与发送方约定的生成多项式去除 该CRC码，如果余数为r位全0，则收到的CRC码 无错误，否则有错误。
1 0 1 部分余数最高位为1，上商为1
0 1 1 去掉部分余数最高位的0，得最终余数11
2．CRC码的编码方法
一个k位二进制信息码 Dk1Dk2 D1D0 可以用一 个多项式表示：
M x Dk1x k1 Dk2 x k2 D1x D0
M(x)称为信息码多项式。

计算机组成原理 电子教案

计算机组成原理 电子教案
（4）合成基准测试程序—与核心测试程序的想法相似， 合成基准测试程序取大量程 序的指令和操作数出现频 率的平均值。Whetstone和Dhrystone是最著名的合成基准 测试程序。不会有用户运行合成基准测试程序，因为它们 不会产生任何用户需要的结果。合成基准测试程序的结果 与真实情况的差距更远，因为核心测试程序是从真实程序 中抽取出来的，而合成基准测试程序是为了模拟其他程序 的平均执行情况而人工拼凑出来的，它甚至不如核心程序， 因为至少后者是真实程序的片段。
第二代计算机—晶体管电子计算机
主要器件逐步由电子管改为晶体管，因而缩 小了体积，降低了功耗，提高了速度和可 靠性，而且价格也不断下降。后来又采用 了磁心存储器，使速度得到进一步提高。
第三代计算机—集成电路计算机
集成电路可分成小规模集成电路（Small Scale Integration，SSI），中规模集成电路 （Medium Scale Integration，MSI），大规模 集成电路（Large Scale Integration，LSI）和 超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）。
1.5.2 性能评价程序的选择
（1）真实的程序—尽管购买机器的人并不知道他将花多 少时间运行这些程序，但他 可以确信有一些用户用这 些程序完成真实的工作。这些真实的程序包括C编译器、 文字处理软件（如Tex）、CAD软件（如Spice）。真实的 程序有输入、输出以及运行时用户可以控制等选项。
（2）核心测试程序—人们曾尝试从真实的程序中提取出 一些小而关键的程序片段 来评价程序的性能。 Livermore和Linpack是最著名的例子。与真实程序不同的是， 用户运行它们只是为了评测机器的性能。核心测试程序最 大的用途就是将机器中各项特性的性能分离出来，以解释 运行真实程序时性能有差异的原因。
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《计算机组成原理》电子教案课程名称：计算机组成原理适用专业：计算机科学与技术网络工程课程总学时：80学时编写时间： 2006年9月本课程是计算机专业本科生的核心课程，是主干必修课。

课程以阐述原理为主，讲述计算机系统及其各功能部件的工作原理以及逻辑实现，计算机系统及其各功能部件的设计原理以及并行处理技术。

设置这一课程的目的是使学生掌握计算机的基本工作原理，掌握计算机各主要部件的硬件结构、相互联系和作用，掌握计算机系统的设计原理以及软硬件的界面，从而对整个计算机系统有完整的了解，为计算机专业的后继课程的学习打下基础。

一、本课程得主要内容1、计算机系统概论2、运算方法和运算器3、存储器4、计算机指令系统5、控制器6、总线系统7、外围设备8、输入、输出系统二、本课程教学重点与难点重点：信息编码和数据表示控制器存储系统输入输出系统三、教材选用《计算机组成原理》白中英.科学出版社，四、参考教材：主要参考书：1、李亚明.《计算机组成与系统结构》.清华大学出版社.20012、王爱英.《计算机组成与结构》.清华大学出版社.19983、江义鹏.《计算机组成原理》.人民邮电出版社.19984、胡越明.《计算机组成和系统结构》.上海科学技术文献出版社.1999五、教学手段：多媒体课件+版书六、课程内容和学时分配（整体安排按信息表示、信息处理、信息输出思路。

）1、计算机系统概论教学内容：1、计算机系统的基本构成2、计算机系统的层次结构3、计算机系统结构、组成及其实现4、计算机的性能评价5、计算机发展简史6、计算机的应用基本要求：通过本章的学习，要求了解整个计算机系统由硬件和软件两部分构成，其中硬件部分包括运算器、控制器、存储器、输入输出设备等五大功能部件构成。

通过总线相互连成一个完整的硬件系统；软件部分包括系统软件、应用软件两大部分。

通过对计算机层次结构的了解，明确计算机组成原理课程的任务和目的。

了解计算机中的一些基本概念，包括性能指标、计算机发展简史以及计算机的应用。

教学重点：1、计算机系统的基本构成2、计算机系统的层次结构3、计算机系统结构、组成及其实现教学难点：计算机系统的层次结构、系统结构、组成及其实现的关系。

明确计算机组成原理课程的任务和目的。

其它：4、计算机的性能评价（字长、容量、速度、时间、MIPS）5、计算机发展简史（ENIAC、冯氏计算机、其它自学）6、计算机的应用（科学计算与数据处理的区别）2、逻辑电路设计基础（复习及提高）教学内容：1、组合逻辑电路布尔代数基本公式，逻辑门，卡诺图2、计算机中常用的组合逻辑电路一位加法器，译码器，编码器，多路选择器，移位器3、时序逻辑电路 D锁存器，D触发器，寄存器，移位寄存器4、时序逻辑电路设计有限状态机，七段显示十进制数双向计数器设计5、可编程序逻辑阵列（器件）简介PLA，PLD教学重点：与门、或门、异或门、译码器、D锁存器、寄存器、有限状态机的应用教学难点：译码器、有限状态机3、信息编码和数据表示教学内容：1、进位计数制以及相转换十进制，二进制，八进制，十六进制2、数值数据和非数值数据的表示方法数值数据定点数----原反补移浮点数-----IEEE754BCD码非数值数据 ASCII、汉字基本要求：通过本章内容的学习，要求掌握二进制数据编码的方法，掌握数值数据和非数值据的表示方法。

教学重点：原补机器表示，浮点数4、计算机算法和算法逻辑实现主要内容：1、定点数加减法运算及电路实现补码的加减法运算，全加器，溢出，快速加法运算（进位链），74181ALU2、定点数乘除运算和电路实现原码、补码，布斯算法，原码恢复余数、不恢复余数3、快速乘除法运算技术和电路实现布斯高基乘法，进位保存加法及其构成的乘法器，阵列乘法器，阵列除法器4、浮点数四则运算以及实现加减乘除基本要求：通过本章内容的学习，要求掌握计算机算法。

加减乘除运算方法和运算器的构成，能按步骤进行原码和补码的加减乘除四则运算，能够按步骤进行浮点数的四则运算。

教学重点：1、定点数加减法运算及电路实现2、定点数乘除运算和电路实现3、快速乘除法运算技术和电路实现教学难点：原码、补码，布斯算法，原码恢复余数、不恢复余数布斯高基乘法5、存储器主要内容：1、存储器概述外部特性，性能参数，层次结构2、静态存储器和动态存储器存储单元构成一位存储单元及存储阵列，多端口SRAM，读写时序3、半导体ROM存储器MROM，PROM，EPROM，EEPROM，FLASH4、存储器芯片构成以及存储器主要技术指标5、存储器扩展技术位、字、字位扩展6、数据校验码奇偶校验，海明码，CRC码基本要求：通过本章的学习，要求掌握存储器芯片的类型和各主要存储器芯片的工作原理；掌握扩展存储器容量的技术，能够用给定的存储器芯片按要求设计主存，从而深刻理解存储器的构成原理；掌握数据校验码。

教学重点：外部特性，性能参数，存储器芯片构成以及存储器主要技术指标存储器扩展技术;技术指标，位、字、字位扩展，海明码，CRC码6、计算机指令构成和寻址方式主要内容：1、指令系统概述2、指令构成与指令编码操作码、地址码定长指令和不定长指令格式，定长操作码，操作码扩展技术3、操作数存储及寻址方式操作数类型，边界对齐，大数端、小数端，常见的寻址方式以及实例4、指令系统指令类型，五类基本指令，RISC技术基本要求：通过本章的学习，要求掌握指令中包含的各种信息，数据在存储器中的存放，了解常用指令以及指令格式，深入理解常用的寻址方法以及用途。

了解常用指令的种类和功能。

了解CISC和RISC系统的概念和特征。

教学重点：1、指令构成与指令编码2、操作数存储及寻址方式教学难点：寻址方式7、处理机设计1、处理机的基本构成单总线、专用通路结构模型2、指令的执行过程运算指令，访存指令，控制指令3、 ALU、寄存器堆的设计4 、处理机的数据路径取指令电路，算术逻辑操作电路，存储器访问电路，转移控制电路，总体数据路径5、单周期处理机的控制部件设计控制信号定义，处理机执行指令的步骤（ALU指令，存储器访问指令，转移指令）控制信号的产生，单周期处理机的缺点6、多周期处理机的控制部件设计多周期处理机的总体电路，处理机执行指令的5个周期，状态转移图及状态转移表，输出控制表，性能7、硬布线控制器的构成及时序8、微程序控制器微程序控制器基本概念微程序控制器的原理及电路，增量方式，断定方式，多周期处理机微程序控制器实现，微程序设计技术9、异常事件处理基本要求：通过本章的学习，要求掌握CPU的功能和组成方法，掌握控制器的控制方式，掌握硬布线控制器和微程序控制器的工作原理和设计方法，深入理解计算机中一条机器指令的完整执行过程。

要求掌握计算机中指令的执行过程，各部件的工作过程，控制器的原理以及控制信号是如何产生，建立计算机硬件结构的完整概念。

教学重点：1、指令的执行过程2、处理机的数据路径3、控制部件设计4、硬布线控制器的构成及时序5、微程序控制器教学难点：数据路径、时序、微程序控制器8、流水线处理机1、流水线处理机的基本概念2、流水线处理机的数据路径流水线级，流水线各级的操作3、流水线处理机的控制运算指令，访存指令，转移控制指令，流水线各级信号的产生，时序图，时空图4、流水线处理机的相关结构相关，数据相关，转移相关基本要求：通过本章的学习，要求掌握流水线处理机的数据路径，建立指令流水线中指令如何重叠执行和流动，了解流水线工作原理以及相关问题。

教学重点：1、流水线处理机的数据路径2、流水线处理机的控制教学难点：流水线各级的操作，流水线各级信号的产生，时序图，时空图9、存储系统教学内容：1、存储器层次概述存储器层次结构及其工作原理，CACHE和虚拟存储器的性能2、CACHE结构设计直接、全相联、组相联，地址映象，地址变换3、CACHE的替换策略RAND、FIFO、LRU4、CACHE的写策略写透，写回5、虚拟存储器及其管理分段管理，分页管理，段页式管理，多级页表，TLB 基本要求：理解存储器的构成原理；掌握Cache和虚拟存储器的构成原理以及工作原理，能够分析Cache和虚拟存储器的命中情况。

通过对命中情况的分析，加深对Cache和虚拟存储器工作原理的理解和认识。

教学重点：工作原理，性能，地址映象，地址变换，FIFO、LRU，分页管理教学难点：地址映象，地址变换，多级页表，TLB10、输入输出设备教学内容：1、概述分类信息交换代码和传送格式 I/O设备的层次2、输入设备键盘，鼠标3、输入设备显示器，打印机4、存储设备硬盘，光盘存储设备基本要求：理解输入输出设备的工作原理总线的基本概念；教学重点：分类信息交换代码和传送格式 I/O设备的层次教学难点：11、输入输出系统1、概述主机与外围设备的连接模式及组织管理总线类型与标准2、总线操作与时序总线的基本概念分类，信息传输方式，通信同步方式3、总线控制链式查询方式，计数器定时查询方式，独立请求方式4、输入输出接口功能和分类串行总线接口，并行总线接口5、程序查询方式6、中断方式7、DMA传送方式基本要求：通过本章的学习，要求掌握计算机输入输出系统的基本功能和工作原理，理解CPU与外围设备的交换数据的方法；掌握数据传输的控制方式、中断的概念、DMA以及输入输出通道的原理；掌握各种输入输出方式的特点，分析和设计中断判优电路。

掌握串行并行同步异步工作原理。

教学重点： 1、总线操作与时序信息传输方式，通信同步方式2、输入输出接口3、程序查询方式、中断方式、DMA传送方式教学难点：串行并行同步异步、中断方式说明：本教案充分考虑以下情况安排教学内容1、学生状况2、本专业的课程设置情况3、本课程实验、实践教学4、前期和后期课程的关系5、计算机发展技术6、本课程的学时数7、本课程的教学部分内容可根据具体情况进行一定增删。