计算机组成原理(清华版) 50讲全

课程名称：计算机组成原理

英文课名：Computer Organization

学分：4（课内周学时：4 课内总学时：64， 其中讲课48，实验32）

（注：实验占用16个课内学时和16个实验学时）

学期：秋季

先修课程要求：汇编语言程序设计、数字逻辑及数字集成电路

课程大纲：

一、 计算机组成概述（2学时）

1. 计算机系统的基本组成和它的层次结构

2. 计算机系统的体系结构、组成和实现概述

3. 课程的教学目标和学习建议

二、 数据表示、运算和运算器部件（14学时）

1. 信息编码与码制转换，数据表示（2学时）

2. 数据运算算法（加、减、乘、除）及实现（2学时）

3. 运算器的功能及组成；位片结构的定点运算器芯片实例Am2901（2学时）

4. 教学计算机的运算器设计与实现，运算器教学实验说明（2学时）

5. 浮点运算和浮点运算器，检错纠错码（2学时）

6. 完成8位机的运算器部件设计（4学时）

三、 指令、指令系统和控制器部件（22学时）

1. 指令格式和寻址方式（2学时）

2. 教学计算机指令系统和监控程序的功能（2学时）

3. 完成8位机的指令系统设计（2学时）

4. 计算机控制器部件的功能及组成，指令执行步骤概述，控制器分类（2学时）

5. 微程序控制器的运行原理（2学时）

6. 教学计算机的微程序控制器设计与实现，微程序控制器教学实验说明（2学时）

7. 组合逻辑控制器运行原理（2学时）

8. 教学计算机组合逻辑控制器设计与实现（2学时）

9. 完成8位机的微程序控制器和硬连线控制器设计（6学时）

四、 多级结构的存储器系统（12学时）

1. 层次存储器系统概述，主存储器存储原理和特点（2学时）

2. 静态存储器芯片和动态存储芯片原理与特性，教学计算机存储器的设计与实现（2学时）

3. 高速缓冲存储器（CACHE MEMORY）（2学时）

4. 虚拟存储器（VIRTUAL MEMORY）的运行原理（2学时）

5. 磁表面存储设备、光盘设备的存储原理及组成，磁盘阵列（2学时）

6. 存储器系统设计（2学时）

五、 输入/输出设备与输入/输出系统（12学时）

1. 输入/输出系统与输入/输出方式概述：输入输出系统的作用、功能、与其他部件的关系、组成、需要解决的问题；输入、输出方式：程序直接控制、中断、DMA、外围处理机（2学时）

2. 计算机总线：总线的作用、功能、构成；总线周期、总线仲裁、运行方式；总线的发展（无总线、单总线、双总线、多总线）；总线举例：ISA、EISA、SCSI、PCI（2学时）

3. 输入输出接口电路：接口电路的作用、构成；串行接口举例（串、并行接口、USB）（2学时）

4. 计算机输入设备：输入设备种类；典型输入设备（键盘、鼠标、扫描仪）运行原理（2学时）

5. 计算机输出设备：输出设备种类；典型输出设备（显示器、打印机）运行原理（2学时）

6. 总线与接口设计（2学时）

六、 总结与复习（2学时）

教学实验

教学实验占用16个课内学时、16个实验学时以及一些课外学时。教学实验分为两部分，第一部分为原理验证性实验，第二部分为工程设计项目。

验证性实验一：TEC-2000-16位机教学计算机的简单用法与运算器实验（2学时）

验证性实验二：TEC-2000-16位教学计算机的控制器实验（2学时）

工程设计项目：设计与实现TEC-2000 8位教学计算机系统（28学时）

教材及参考书：

主教材与实验指导书

1. 王诚主编，计算机组成与设计，清华大学出版社，2002（主教材）

2. 王诚主编，计算机组成与设计实验指导，清华大学出版社，2002（实验指导书）

由王诚 刘卫东主讲.