个人介绍
计算机组成原理

主讲教师:陈付龙,孙道清,沈展,徐晟,罗乐,陈士县,周武

学校: 安徽师范大学
开课院系: 计算机与信息学院
课程英文名称: Principles of Computer Organization
学分: 4
课时: 68
课程介绍
《计算机组成原理》是计算机类各专业的一门必修的核心课程,主要讨论计算机单机系统的组成及内部工作机制。通过理论课的学习,要求学生掌握计算机的基本概念、基本结构和基本算法,对组成计算机的各个部件的功能和工作过程、以及部件间的连接有较全面、较系统的认识,形成较完整的计算机组成与工作原理模型。通过实践课的学习,不但使学生硬件的动手能力得到初步训练,而且可以建立一个完整的计算机整机概念。

《计算机组成原理》以《计算机科学导论》和《模拟电路与数字电路》等课程为基础,并为《操作系统》、《嵌入式系统》、《编译原理》等课程做好知识准备,是计算机类专业的学科基础课(核心课程)。课程以计算机内部总体结构为主线,主要学习计算机基本组成、各大组成部件的结构及工作原理,涵盖数据表示、运算器及与运算方法、存储层次、指令系统、中央处理器、总线、输入输出系统、流水线技术等主要内容。课程教学培养学生对计算机内部结构的认识、工作原理、指标衡量等基本能力,学习复杂计算机系统时序控制方法,使学生必须通过深入分析才能建立起问题的原理模型,并通过现代化工具设计简单的中央处理器模型,提升抽象思维能力,引导学生发现问题、分析问题特征并给出合理的解决方案,培养解决复杂问题能力。
教学方法

课堂教学首先要使学生掌握课程教学内容中的基本概念、基本理论和方法。通过讲解,使学生能够对这些概念和理论有深入的认识,进而有能力应用这些知识点到实际问题的解决中。在关键知识部分,要有问题的提出、分析和解决方法以及效果评估等内容,使学生能能够掌握核心部分,并有分析能力。充分利用现代化多媒体、互联网等工具直观展示各种知识点,用形象的方式描述,使学生有深刻印象。引导学生阅读英文原著,培养自学能力。

在教学方法上,课堂讲授采用启发式教学和探究型教学,依托知识载体,传授相关的思想和方法,引导学生探索技术前沿,激发学生主动学习的兴趣,培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力,引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。采用电子教案,多媒体教学与传统板书教学相结合,提高课堂教学信息量,增强教学的直观性。采用案例教学,理论教学与工程实践相结合,引导学生应用基本理论知识对产品进行精度设计。采用互动式教学,课内讨论和课外答疑相结合。

在学习方法上,重视对基本理论的钻研,并将理论和实验相结合。训练发现问题、解决问题的能力。明确学习各阶段的任务,认真听课,积极思考,高质量完成作业和课外阅读,并通过测验巩固所学知识。通过教材和参考资料,强化对知识点的认识。


参考教材

使用教材:

袁春风.计算机组成与系统结构(2).北京:清华大学出版社. 2015.8

学习参考资料

1.专著教材类

[1] 高小鹏.计算机组成与实现.北京:高等教育出版社.2018.12

[2] 赵姝,陈洁,段震,陈付龙,刘路路.计算机组成与体系结构(第2版).合肥:安徽大学出版社.2019.6

[3] 袁春风.计算机组成与系统结构系统解答和教学指导(第2版)北京:清华大学出版社.2016.8

[4] DavidA. Patterson, John L. Hennessy. Computer Organization and Design: TheHardware/Software Interface (5th Edition).Elsevier (Singapore) PteLtd., China Machine Press.2014.2

[5] 亨尼西 (John L.Hennessy) (), 帕特森 (David A.Patterson) (), 贾洪峰 ().计算机体系结构:量化研究方法(5) .北京人民邮电出版社.2013.1

[6] Carl Hamacher, Zvnoko Vranesic, Safwat Zaky, NaraigManjikian.Computer Organization and Embedded Systems.北京:机械工业出版社.2013.1

[7] 李春葆肖忠付杭后庆.计算机组成原理联考辅导教程.北京:清华大学出版社.2012.6

[8] 王道论坛.计算机组成原理考研复习指导北京: 电子工业出版社. 2019.5

[9] 胡伟武陈云霁肖俊华章隆兵计算机体系结构北京清华大学出版社.2011.6

2. 期刊类

[1] 计算机学报.ISSN:0254-4164

[2] 电子学报.ISSN:0372-2112

[3] 计算机研究与发展.ISSN:1000-1239

[4] 小型微型计算机系统.ISSN:1000-1220

[5] ACMTransactions on Computer Systems. ISSN: 0734-2071

[6] IEEETransactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits And System. ISSN: 0278-0070

[7] IEEETransactions on Computers. ISSN: 0018-9340

[8] IEEETransactions on Parallel and Distributed Systems. ISSN: 1045-9219

3. 网络资源类

[1] 计算机组成原理,刘宏伟,哈尔滨工业大学

http://www.icourse163.org/course/HIT-309001

http://www.icourse163.org/course/HIT-1001527001

[2] 计算机组成原理,袁春风,南京大学

http://www.icourses.cn/sCourse/course_5884.html

[3]【计算机考研微职位】组成原理

http://e-learning.51cto.com/course/9059,

http://e-learning.51cto.com/course/9060

http://e-learning.51cto.com/course/9061

[4] 西安邮电大学计算机组成原理精品课程

http://zcyl.csxupt.com

[5] 上海交通大学网络教育精品课程《计算机组成与系统结构》

http://jpkc.onlinesjtu.com/jsjzc/

[6] 计算机组成原理,包健,杭州电子科技大学

http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2859.html

[7] 计算机组成原理,秦磊华,华中科技大学

http://www.icourses.cn/sCourse/course_7283.html


课程评价

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1.1 课程简介
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1.2 说课
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1.3 预备学习
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2.1 计算机的发展历程
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2.2 计算机系统的基本组成
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2.3 计算机系统的层次结构
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2.4 程序开发与执行过程
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2.5 计算机系统性能评价
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2.6 本章小结
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3.1 数制和编码
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3.2 定点数的表示
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3.3 浮点数的表示
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3.4 十进制数的表示
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3.5 非数值数据的编码表示
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3.6 数据的宽度和存储
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3.7 数据的校验码
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3.8 本章小结
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4.1 高级语言和机器指令中的运算
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4.2 基本运算部件
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4.3 定点数运算
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4.4 浮点数运算
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4.5 运算部件的组成
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5.1 存储器概述和RAM芯片
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5.2 主存与CPU的连接及其读写操作
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5.3 高速缓冲存储器
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5.4 虚拟存储器
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5.5 本章小结
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6.1 指令格式设计
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6.2 指令系统设计
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6.3 指令系统实例
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6.4 程序的指令集表示
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6.5 本章小结
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7.1 CPU概述
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7.2 单周期处理器设计
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7.3 多周期处理器设计
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7.4 微程序控制器设计
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7.5 异常和中断处理
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7.6 本章小结
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8.1 指令流水线概述
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8.2 流水线数据通路和控制逻辑
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8.3 流水线冒险及其处理
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8.4 高级流水线技术
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8.5 本章小结
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9.1 外设概述
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9.2 外设与CPU、主存的互连
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9.3 I/O接口
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9.4 I/O数据传送方式
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9.5 I/O子系统
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9.6 本章小结
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10.2 2013年试卷
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10.3 2014年试卷
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10.4 2015年试卷
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10.5 2016年试卷
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10.6 2017年试卷
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10.7 2018年试卷
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10.8 2019年试卷
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10.9 2020年考试
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10.10 2021年试卷
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10.11 2022年试卷
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10.12 2023年试卷
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10.13 2024年试卷
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11.1 实验一:Xilinx Nexys4开发板使用(选做)
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11.2 实验二:数据的机器级表示
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11.3 实验三:定点加减法实现
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11.4 实验四:定点乘除法实现(选做)
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11.6 实验六:ALU设计
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11.10 实验十:寄存器设计
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11.11 实验十一:RAM和ROM设计
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11.13 实验十三:MIPS汇编程序调试
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11.14 实验十四:单周期MIPS微处理器设计
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11.15 实验十五:简单多周期MIPS微处理器设计(选做)
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