计算机组成原理教案设计—--教案学案.doc

教案

2012—2013学年秋学期

教研室：软件与理论教研室
课程名称：计算机组成原理
课程类型:专业基础

甘肃民族师范学院计算机科学系制
课程名称计算机组成原理总计：90学时课程类型专业基础课学分6理论讲授：60学时

实验（实训）：30学时任课教师职称讲师授课对象专业：计算机科学与技术班级1：111班级2：112教材信息《计算机组成原理》第二版罗克露电子工业出版社参考资料《计算机组成原理》第四版白中英科学出版社
《计算机体系结构》第二版张晨曦高等教育出版社教学目标《计算机组成原理》是计算机专业的一门核心专业基础课，本课程从普遍性和原理性出发，讲述计算机硬件系统的组成、各部件的结构及工作原理，使学生从普遍原则和典型案例两个角度理解计算机的组织与结构和工作过程，掌握计算机的硬件系统的设计方法。培养学生具有分析、设计和开发计算机硬件系统的能力，为后续课程打下坚实的基础。重点
与
难点重点：
①计算机系统的硬件结构
中央处理器
控制单元
难点：
①总线控制
②存储器工作原理
计算机的运算方法
CPU的结构和功能
⑤微程序控制器的设计内容课时分配章内容学时数1计算机系统概论42数据在计算机中的表示方法83中央处理器244存储器125系统总线46输入输出系统8注：课程类型：通识课、专业基础课、专业发展课、专业方向课、职业技能训练课、实习实践课、实验课。
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课程名称：计算机组成原理任课教师总课序第1次授课
时间第1周
第1次课撰写（修改）稿2012年3月5日讲课内容第5章课题系统总线课时安排4课时授课方式□理论课□讨论课□实践课□实验课□习题课□其他教具
准备黑板、多媒体演示教学
目的1.了解计算机的分类与应用范围。
2.掌握计算机的硬件,软件组成及各部件功能,理解计算机基本工作原理。
3.了解计算机软硬件发展历程及前景。
教学
重点软件的组成，多级组成的计算机系统，冯·诺依曼思想，程序局部性原理。教学
难点教学基本内容教学手段及时间分配复习旧课：
引入新课：计算机系统概论
新课内容：
1.计算机系统的分类和应用。计算机系统的发展状况、应用领域和发展方向，计算机系统的分类（Flynn分类法）。
2.计算机系统的组成，计算机系统的硬件组成，计算机系统的基本启动过程。
3.计算机系统的层次结构
板书纲要：

1.计算机系统的分类和应用（1学时）。
2.计算机系统的组成（1学时）。
3.计算机系统的层次结构（2学时）。
(一)计算机发展历程
第一台电子计算机ENIAC诞生于1946年美国宾夕法尼亚大学.ENIAC用了18000电子管,1500继电器,重30吨,占地170m2,耗电140kw,每秒计算5000次加法.冯•诺依曼(VanNeumann)首次提出存储程序概念,将数据和程序一起放在存储器,使编程更加方便.50年来,虽然对冯•诺依曼机进行很多改革,但结构变化不大,仍称冯•诺依曼机.
一般把计算机的发展分为五个阶段:
发展阶段时间硬件技术速度/(次/秒)第一代1946-1957电子管计算机时代40000第二代1958-1964晶体管计算机时代200000第三代1965-1971中小规模集成电路计算机时代1000000第四代1972-1977大规模集成电路计算机时代10000000第五代1978-现在超大规模集成电路计算机时代100000000ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)电子数字积分机和计算机
EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)电子离散变量计算机
组成原理是讲硬件结构的系统结构是讲结构设计的
摩尔定律微芯片上的集成管数目每3年翻两番.处理器的处理速度每18个月增长一倍.
每代芯片的成本大约为前一代芯片成本的两倍
新摩尔定律全球入网量每6个月翻一番.
数学家冯·诺依曼(vonNeumann)在研究EDVAC机时提出了“储存程序”的概念.以此为基础的各类计算机通称为冯·诺依曼机.它有如下特点:
①计算机由运算器,控制器,存储器,输入和输出五部分组成
②指令和数据以同等的地位存放于存储器内,并可按地址寻访
③指令和数据均用二进制数表示
④指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置
⑤指令在存储器内按顺序存放
⑥机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成
图中各部件的功能
·运算器用来完成算术运算和逻辑运算并将的中间结果暂存在运算器内
·存储器用来存放数据和程序
·控制器用来控制,指挥程序和数据的输入,运行以及处理运行结果
·输入设备用来将人们熟悉的信息转换为机器识别的信息
·输出设备将机器运算结果转为人熟悉的信息