《计算机组成原理与结构》教学大纲.docx

计算机组成原理与结构教学大纲适用范困：2O2X版本科人才培养方案涕程代码：22130071课程性质：学科基础必修课学分：3学分学时：邓学时（理论48学时）先修课程：程序设计基础、电子技术等后排课程：操作系统等适用专业：人工智能专业开课单位：智能工程学院一、课程说明4计算机加成原理与结构是人工智能专业本科学生的学科基础必修课,本课程的教学目的是使学生了解计算机系统的班本组成原理；掌握计算机系统硬件的基木组成和各功能部件的工作原理；掌握信数据表示与指令结构类型及指令执行原理；掌握程序和数据在计算机中是如何存储.掌握计曾机与外郃设备之间的接【I技术与原理：了好讣分机外部设备的基本结构与工作原理.并能嵯用课程中学到的知识.对计算机系统便件进行初步设计、组装和调试的能力.二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标I:掌握计算机系统的旗本殂成、计算机系统的层次结构、冯诺依笠机的特点；熟悉衡辰计算机性能的评价及主要技术指标：了解计？Z机的发展史以及它的应用领域：了解我过超级计克机的发展史和世界领先地位.邨程目标2：掌樨数（ft数据的表示方法、运算方法及定点运算的坡件实现,熟悉字符、汉字的表示方法：了解流水浮点运算器的祖成与实现：掌根指令系统的分类、常见的寻址方式、指令格式、指令设计的优化方法，了斛R1.sC技术，深刻领会指令系统与机器主要功能以及与硬件结构之间的关联：掌握CP1.的功能和内部结构和机器完成,条指令的全过程，课程目标3：掌握计算机的存储体系构成：了解不同存储器的特点，掌握如何用常用芯片构造主存：掌握外部设备与主机交换信息的常见种控制方式：理解和掌握中断技术.课程目标4：引导学生利用科学辩证法行待和解决问做：激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，培养学生团队协作能力及创新创业思维；树立正确的劳动观念，形成良好的劳动习惯，具有劳动精神和劳动能力。三、课程目标与毕业要求计算机组成原理与结构课程教学目标对人工智能专业毕业要求的支掠见表I.«1獴程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支部M1.工程知识，能好将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决人工智能及相关应用领域女杂工程问题.1.3能够的专业和数学等相关知识用于专业工程问即的解决方案设计、比较和综合。课程目标1：学握计算机系统的基本组成、计算机系统的层次结构、冯诺依曼机的格点:熟悉衡鼠计稣机性能的评价及主要技术指标；了解计齐机的发展史以及它的应用领域：了解我过超级计算机的发展史和世界领先地位.邨程目标2：掌握数值数据的表示方法、运完方法及定点运算的硬件实现，然悉字符、汉字的表示方法：了解流水浮点运算港的组成与实现：掌握指令系统的分类、常见的寻址方式、指令格式、指令设计的优化方法，了解IUSC技术，深刻颖会指令系统与机器主要功能以及与硬件结构之间的关联：掌握CPU的功能和内部结构和机器完成一条指令的全过程.M3.设计/开发解决方案：能步设计针对人工智能及相关应用领域复杂工程问遨的解决方案,谀计满足特定需求的系统、单元，并在设计中体现创新意识，考虑社会、环境、健康、安全、法律、文化等因素.3.1掌握人工智能及相关应用颗域的系统集成、算法优化、软件设计的基本设计埋论和设计方法,能鲂根据需求确定设计目标研齐,确定技术方案。课程目标3：掌握计算机的存储体系构成：了解不同存储潜的特点，掌握如何用常用芯片构造主存：掌握外部设缶与主机交换信息的常见种控制方式：理解和冢握中断技术。课程目标4：引导学生利用科学样证法看待和解决同应：激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，培养学生团队怖作能力及创新创业思维：树立正确的劳动观念，形成良好的劳动习惯，具有劳动精神和劳动能力。M注：表中,H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配I.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。衰2假学内基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点魔点理的学时对应的课程目标1.算机系新概论1.1计算机分类与应用教学要求了解计算机系统的您本啜念：掌握计算机系铳的基本硬件组成;41、I1.2 计算机的硬件组成与发展1.3 计算机的软件姐成与发展1.4 计算机系统的层次结构了解冯诺依受计算机结构与特点及现代计算机的基本结构与特点:了解单处理机系统及多处理机系统的概念，值点，计算机的基本硬件鬼成与工作原理.难点：计算机系统的层次结构.2.计算机的运算方法1.1 1数据与文字的表示方法及各种进制转换1.2 定点加减法运算1.3 定点乘除运算1.4 浮点四则运算思政：培养学生科学严谨的创造性思维。教学要求I掌握数的编色表示（愎码、补码、反码、移码）：掌握定点数与浮点数的表示与运算；掌握运算器的电路组成与工作原理.点，编码表示原码、补码、反码、移码、各种进制转换、计算机定点数、浮点数的表示与运算。定点数乘除运算、浮点数的表示与运算.122、43.存储暑3.1 存储器概述3.2 随机读写存储落3.3 只读存砧然3.4 存储器与CPU的连接及存储器的扩展3.5 5高速镶冲存储器Cache教学要求，使学生了解了解存砧器分类及特点，掌握存储器基本工作原理：掌握存:储器与系统总线的连接方法和存储器扩展方法。高速线冲存储器基本工作原利：内存储器与系统总设的连接及内存谛器的扩展方法.难点：内存储战与系统总线的连接及内存储器的扩展方法。122、44.指令系统与中央处理%1.1机器指令-1.2寻址方式1.3 CP1.J的结构及功能1.4 指令周期4.5 指令流水4.6 中断教学要求：掌握CP1.1.基本组成及其工作原理：掌握计算机指令的执行过程.重点；CPu结构组成及工作摩理，Mjft1.微程序控制器。122、45.系鼓总线5. 1总线的施木概会5.2 总税分类5.3 总线特性及性能指标5.4总线结构5.5总线控制校学要求：了解总线功能、分类及特点，掌握不同总线结构、工作原理及特点，了斛总线控制方法.点：总线结构、原理、总线性能指标。.难点：总线控制方法。63、46. 入出系统6.1 程序中断方式6.2I）M方式6.3通道方式教学要求；了解接口概念,掌握外设1/0的控制方式.点：外设与主机的信息交换方式.难点；外设输入/输出捽制方式，23、4合计48五、教学方法及手段课程教学以课堂讲授为主,结合实脸'作业、电深、泛雅平台资源.配合多媒体课件等共同课完成堂投课内容.采用钉灯、QQ、微信等交流工具.加强和学生之间的交流和沟通.通过本课程的学习，使学生常树计算机系统的基本组成、计尊机中的数据表示方法、计算机各硬件部件的功能和工作原理。六、课程资源1 .推荐教材:(I)唐朔飞.计停机组成原理(第3版)北京：科学出版社.2020.102 .参考书：(I)张菸温,计算机坦成原理(第8版)MJ.北京:清华大学出版社,2018.03.01(2)薛胜军,计算机坦成原理第4版M.北京:清华大学出版社,2017.II.O1.(3)王万生;盘雅琴.计算机组成原理实用教程IM1.北京：清华大学出版社.2018.01.013 .期刊：(1)季凯:张书珍:韩梅基FMuhisim的计算机组成原理实验的仿真设计5.智能计算机与应用.2018.2(2)杨皓:杨忠:杜华.独立学院计停机加成晚刊课程教改初探J).P11edingsof20177thIntcrna1.iona1.ConferenceonEducationandSportsEdUCation(ESE2017)V76.(3)王兆超;王康砧:王春生;孙嫌掘：值光计算机运驾涔网的拓扑性质J计算机工程与应用.2014.7(4)ZhangK.ChangY.ChenM.e1.a1.ComputerorganizationanddesigncoursewithfpgaCkHKHCV/Proceedingsof(be5(MhACMTechnica1.SymposiumonConM(erScienceEducation.2019:927-933.4.网络资源:(1)西安掘电大学.计肾机组成原理精品课程.hup:,cy1.xupt.cdu.ciV(2)CPU殳计与模型机实验.hup:“www.i1ab-，dctaik/2020?id=6999&i$Vicv=iruc#10O1.七'课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支推关系见表3。*3课程考校对课程目标的支撑考核环节占比考核/刑则课程目标1234过程性考核课堂表现10(1)根据课堂出勤情况和课堂回答同明情况行考核，满分10。分。(2)以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成嫡.2332章节测试15(1)根据各章节内容进行测试，成绩单独评分，满分100分：(2)每次测试单独评分.取各次测试成绩的平均值作为此环节的最终成绩.(3)以以终测试成绩柒以其在总评成缄中所占的比2103例计入课程总评成螂.平时作业15(1)主要考核学生对各旅节知识点的更习、理解和掌握程度.满分100分：<2)每次作业服独评分，取各次成缄的平均值作为此环节的跛终成绩.(3)以作业成绩乘以其在总评成缄中所占的比例计入课程总评成绩，366作大业60(1)大作业为战上或线下考核形式，以燎令测试卷为主，总分100分。(2)主要考核计算机体系结构、运算方法和运算器、存饰器、CP1.1.和指令、总线与外设、输入输出系统等内容.<3)考试四型为：选择遨、填空超、简等四和分析计豫鹿等。53520合计：1.oo分1254322八、考核与成绩评定1 .考核方式及成绩评定考核方式：课程主要以课堂表现、章节测试、平时作业、大作业等方式对学生进行考核评价.考核基本要求：考核总I成绩由大作业成绩和过程性考核成绩组成。其中：大作业成绩为100分权重60%),大作业以综合测试卷为主，测试四类型为填空题、选择超、简答题、分析计算施等类型：谀常表现、率节测试、作业等过程性考核成绩为100分(权1840%).2 .过程性考核成绩的标准过程性考核方式里点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比K(«)100>x9090>x8080>x>7070>x60x<60课代表现25笔记完整,积极参与教学活动，堀跃回答问题.准确率大于90%.笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%»笔记不完整，偶尔参与教学活动,回答问题准确率大于70%。上课不认真.上课不记笔记，IR尔参与救学活动.上课不认真，上课不记笔记，不与教学活动.章节测试37.5测试成绩90-100分测试成绩80-89分测试成绩70-79分测试成绩60-69分测试成绩低于60分作业37.5作业完整，思路清晰,淮确率大于90%.字迹工整.作业完整，准确率大于80%,字迹工整。不交作业2次以内，准确率大于70%.不交作业4次以内，准确率大于6.不交作业5次以上，准确率小于60%。