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计算机与信息技术学院
课程教案
专业计算机科学与技术专业 课程计算机组成原理 讲授人
2015 年 9月10日
(一)课程名称：计算机组成原理 (二)学时学分：周4学时，4学分 (三)预修课程：数字逻辑、汇编语言 (四)使用教材
唐朔飞编著：《计算机组成原理》(第2版)，高等教育出版社，2008年1月第2版。
(五)教学参考书(3本以上)
1、王爱英编著：《计算机组成与结构》(第4版)，清华大学出版社，2007年3月版。
2、白中英编著：《计算机组成原理》(第5版)，科学出版社，2013年2月版。 3、William Stallings编著：《计算机组织与结构--性能设计》(第8版)，机械工业出版社，2011年11月版。
4、李亚民编著：《计算机组成与系统结构》(第1版)，清华大学出版社，2000年4月版。
(六)教学方法：课堂讲授，课程设计，师生互动，理论与实验结合教学。 (七)教学手段：多媒体教学。 (八)考核方式：闭卷考试。
(九)学生创新精神与实践能力的培养方法：通过老师出题、小组讨论、实验、学生自由发言等方式使学生掌握基本的计算机专业思维，提高学生分析问题、解决问题的能力，培养学生的动手能力，写作能力和表达能力，将为学生奠定深厚的专业潜力和良好的专业素质。
(十)其它要求：严格考勤，学生课堂表现及课堂参与情况占学生成绩的15%，当堂测试、课程论文和课下作业占学生成绩的15%，期末成绩占70%。
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第一章 计算机系统概论
教学时数：2学时
教学目的与要求：要求学生了解计算机系统的基本概念，。使学生初步掌握计算机系统的基本概念及本书的基本结构，为进一步深入学习打下基础。
教学重点：掌握冯·诺依曼计算机的架构、计算机基本技术指标。 教学难点：引入冯·诺依曼计算机的架构、总概全书。
第一节计算机系统简介(了解)
中央处理器(CPU)运算器 主机控制器
只读存储器(ROM)
硬内存储器可读可写存储器(RAM) 件输入设备(如：键盘、鼠标) 计外部设备输出设备(如：显示器、打印机) 算外部存储器(如：磁盘、磁带、光盘) 机操作系统 系汇编程序
统系语言处理程序解释程序 软统编译程序
件软数据库管理系统(如FOXBASE) 件诊断程序(如DIAGS)
支持软件调试程序(如DEBUG) 编辑程序(如EDIT) 链接程序(如LINK) 网络通信系统 应用软件(如WPS)
第二节 计算机的基本组成 (重点)
层次结构 硬件层次结构 数据模型、算法 用户程序 作为软件资源的应用程序 语言处理程序(解释、编译) 操作系统 机器语言(指令系统) 微程序控制器 硬件 硬件逻辑部件
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虚拟机层次结构 应用程序虚拟机 高级语言虚拟机 汇编语言虚拟机 操作系统虚拟机 指令系统、机器语言 裸机(硬件)
编译：将源程序的全部语句变成机器语言，然后执行。
解释：将源程序的一条语句变成机器语言并执行，然后再把下一条语句变成机器语言并执行，直到结束。
透明：本来存在的事物或属性，从某个角度看却好象不存在，称为透明。 虚拟机：由软件实现功能的机器称为虚拟机。
冯-诺依曼(Von Neumann)型计算机
1) 计算机分为五部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。计算机以运算器为中心，输入输出设备与存储器之间的数据传送都要经过运算器，各部分的操作及其相互之间的联系都要由控制器集中控制。 (指令流生成控制流，控制流控制数据流)
状数结命 态据果令 程序结果 输入设备 请命地指命请 求令址令令求 运算器 存储器 输出设备
数是固定的。
控制器 2)存储器按地址访问，它是一个顺序的线性编址的一维空间，每个单元的位3) 采用存储程序原理，将程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据等同看待，指令和数据都可以送入运算器中运算，即由指令组成的程序是可以在运行过程中被修改。
4) 数据以二进制编码，采用二进制运算。
5) 指令由操作码和地址码两部分组成。操作码表示指令的性质，地址码表示操作数所在的位置。
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6) 指令在存储器中基本采用顺序执行，由指令计数器指明要执行的指令在存储器中的地址。
第三节 计算机硬件的主要技术指标(重点)
1. 字长
CPU一次处理的最大的二进制数的位数为机器字长。机器字长：是指参与运算的数的基本位数，它标志着计算精度，位数越多，精度越高，但硬件成本也越高，因为他决定着寄存器、运算部件、数据总线等的位数。
2．主存容量
主存储器是CPU可以直接访问的存储器，需要执行的程序与需要处理的数据就放在主存中。主存容量大则可以运行比较复杂的程序，并可以存入大量信息，可以利用更完善的软件支撑环境。所以计算机处理能力的大小在很大程度上取决于主存容量的大小。主存容量的记法有两种：字节数（如PC机，640KB）和单元数（字数）*位数（如64K*16）。
3．外存容量
外存容量一般是指计算机系统中联机运行的外存储容量。 4．运算速度 (1) CPU时钟频率
计算机的操作需要分步执行，每个时钟周期完成一步操作，所以时钟频率在很大程度上反映了CPU速度的快慢。
(2) 每秒平均执行指令数（ips）
由于各种指令的执行时间不等，所以这种描述是粗略的。通常，一条指令能实现一次定点加减运算，所以ips值大致相当于每秒钟能完成的定点加减运算次数。
(3) 单独注明时间。
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