计算机组成原理A课程教学设计专项方案.doc

《计算机组成原理（A）》课程设计方案
—、课程概况
1．课程关键任务
本课程是计算机科学和技术专业（专科起点本科）一门统设必修专业基础课程。经过学习本课程，能使学生了解计算机基础组成和运行原理，为学习本专业后续课程和进行和硬件相关技术工作打下基础。学习本课程前要求学生含有数字逻辑电路基础知识，后续课程有操作系统、计算机网络、计算机系统结构等。本课程共72课时，4学分。
2．课程关键内容
本课程关键讲解简单、单台计算机完整组成原理和内部运行机制，包含运算器部件、控制器部件、存放器系统、输入/输出系统（总线和接口等）及常见输入/输出设备，围绕各自功效、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍。
3．课程特点
本课程教学内容工程性和技术性较强，而且伴随应用技术发展，课程中包含到新技术应用教学内容随时全部在发生日新月异改变。所以，学习本课程对专科层次所学计算机硬件基础知识要求较高，对新技术跟踪和课外文件资料阅读能力也要求较高。为了学好本课程，要求学生必需认真阅读教材，听课，独立完成作业，参与小组讨论课等多种教学活动，有条件教学点还应利用教学试验设备或本课程虚拟仿真软件，达成加强领会教学要求目标。
二、教学内容及要求
（一）计算机组成概述（6课时）
1．教学内容
（1）计算机系统组成层次结构，硬件子系统和软件子系统；
（2）计算机硬件5个功效部件各自功效和相互间连接关系；
（3）计算机系统性能和技术指标；
（4）计算机系统体系结构、组成、实现所包含关键内容；
（5）计算机发展历程和应用领域。
2．教学要求
（1）了解计算机系统硬软件组成和它们层次关系；
（2）了解计算机硬件系统5大功效部件和各自功效；
（3）了解计算机各部件连接关系和整机运行过程入门性知识；
（4）了解3个等级计算机语言；
（5）了解计算机系统关键性能和技术指标；
（6）了解计算机“体系结构”、“组成”和“实现”各自面正确关键问题；
（7）了解计算机发展历程和应用领域；
（8）了解计算机系统分类。
（二）数据表示和运算方法（10课时）
1．教学内容
（1）数字化编码概念，二进制码和不一样进制数之间转换；
（2）定点数在计算机内表示和编码；
（3）浮点数在计算机内表示；
（4）文字和多媒体信息表示和编码；
（5）检错纠错编码概念及其基础实现原理；
（6）二进制数值数据运算算法。
2．教学要求
（1）掌握数制及数制转换基础概念，熟练利用多种进制数间转换规则进行手工转换运算；
（2）掌握原码、反码和补码基础概念和定义，并能熟练完成定点数原码、反码和补码之间转换；
（3）了解常见二-十进制数编码特点，能够说明多种不一样编码实用意义；
（4）了解浮点数在计算机内表示方法，能够说明阶码和尾数位数和数值范围和数值精度关系；
（5）了解浮点数规格化和隐藏位含义，会判定浮点数溢出；
（6）掌握十进制数和浮点数间转换运算；
（7）了解文字和多媒体信息表示基础概念；
（8）了解检错纠错编码用途，能够区分多个常见校验码，能够说明奇偶校验码实现方法，能够说明海明码及循环码实现检错和纠错道理；
（9）掌握利用定点数补码加减法运算规则进行基础运算和溢出检验方法；
（9）了解定点数原码一位乘、除法可行算法。
（三）运算器部件（8课时）
1．教学内容
（1）定点运算器中ALU功效和实现原理；
（2）计算机定点运算器；
（3）浮点运算和浮点运算器。
2．教学要求
（1）掌握定点运算器中ALU功效；
（2）了解定点运算器中ALU实现原理；
（3）掌握定点运算器功效和组成，了解运算器在整机系统中地位；
（4）了解MIPS计算机运算器实例组成特点；
（5）了解定点运算器Am2901芯片内部结构框图，和用该芯片构建运算器部件方法；
（6）了解浮点数表示方法，会利用浮点数运算规则作简单算术运算；
（7）了解浮点运算器功效和组成；
（8）了解CPU芯片内运算器部件通常组成。
（四）指令系统和汇编语言程序设计（9课时）
1．教学内容
（1）指令、计算机指令系统概述；
（2）指令格式和寻址方法；
（3）指令系统举例，PentiumⅡ、MIPS32和教学示例计算机指令系统；
（4）汇编语言程序设计介绍。
2．教学要求
（1）了解指令功效、组成格式、操作码和操作数地址两个字段内容和组织方法；
（2）了解指令分类方案和分类结果；
（3）了解指令周期对计算机性能和硬件结构影响；
（4）了解并记忆指令中形式地址和物理地址概念；
（5）了解并叙述多个常见寻址方法使用方法及其编码表示；
（6）了解多个常见指令系统组成概貌；
（7）了解3个等级计算机语言之间关键区分和各自应用场所；
（8）了解程序中常见到多个步骤结构及其对应指令或语句；
（9）初步学会设计简单汇编语言程序及其调试方法。
（五）控制器部件（9课时）
1．教学内容
（1）控制器功效和组成概述；
（2）硬连线控制器组成和运行原理；
（3）微程序控制器组成和运行原理；
（4）指令流水线概念和实现技术。
2．教学要求
（1）了解并记忆计算机控制器功效和基础组成，体会控制器在计算机整机中地位；
（2）了解并记忆硬连线控制器部件实际组成及其各子部件功效；
（3）了解MIPS32计算机系统及其控制器部件运行原理；
（4）了解控制器部件设计过程和基础技术；
（5）了解并记忆微程序控制器通常组成和基础运行原理；
（6）了解并叙述微指令中下地地址字段、微命令字段内容及其控制功效；
（7）了解微程序控制器和硬连线控制器在组成和性能方面异同之处；
（8）了解并记忆指令流水线概念，关键技术指标；
（9）了解指令流水线实现思绪，3类相关问题及其处理方案；
（9）了解指令级并行技术概念。
（六）存放器系统（12课时）
1．教学内容
（1）多级结构存放器系统综述；
（2）半导体存放器芯片内部结构和记忆信息原理；
（3）主存放器技术指标、基础组成及运行原理；
（4）辅助存放器种类及指标要求，硬盘存放器和磁盘阵列组成和工作原理；
（5）光盘机组成和运行原理介绍；
（6）Cache存放器功效、运行原理及基础结构，Cache地址映像方法；
（7）虚拟存放器概念和实现；
（8）Pentium计算机中存放器系统。
2．教学要求
（1）了解存放器分类及各类存放器特点；
（2）了解并记忆存放器系统分层结构及标准；
（3）了解半导体存放器芯片内部结构和实现记忆原理；
（4）掌握主存放器组成、技术指标和运行原理；
（5）了解并记忆硬盘存放基础组成和读写过程；
（6）了解磁盘阵列技术相关概念；
（7）了解光盘存放器组成和运行原理；
（8）掌握并描述Cache功效及工作原理；
（9）了解Cache3种地址映像方法；
（9）了解Cache基础结构；
（11）了解虚拟存放器基础概念和实现方法。
（七）计算机输入/输出系统（12课时）
1．教学内容
（1）输入/输出设备综述；
（2）常见设备功效和基础工作原理介绍；
（3）输入/输出接口综述、端口编址方法、多个标准接口特点；
（4）常见输入/输出方法控制原理；
（5）中止基础类型、优先等级、完整中止过程；
（6）DMA基础概念及传送过程；
（7）总线功效、组成，总线仲裁和数据传送控制；
（8）总线标准介绍
（9）Pentium计算机中总线系统介绍。
2．教学要求
（1）了解多个常见输入/输出设备功效和基础工作原理，区分它们不一样种类；
（2）了解接口含义、信息交换过程、含有功效和类型；
（3）了解接口电路两种端口编址方法特点；
（4）了解并区分多个标准接口不一样特点；
（5）了解并区分多个输入/输出方法不一样特点；
（6）了解和中止和DMA相关部分关键基础概念；
（7）了解并能解释中止全过程中包含到部分关键名词和结论；
（8）掌握DMA控制器功效、组成、数据传送方法和过程；
（9）了解和总线相关部分关键基础概念；
（9）掌握总线仲裁和数据传送控制等基础工作原理；
（11）了解多个常见总线标准和Pentium计算机总线系统。
（八）并行计算机体系结构（6课时）
1．教学内容
（1）并行处理概念，需要处理问题和实现路径；
（2）向量处理机组成；
（3）多处理机系统；
（4）多计算机系统。
2．教学要求
（1）了解并行处理概念，需要处理问题和实现路径；
（2）了解向量处理机通常组成和工作原理；
（3）了解多处理机系统可行构建方法和运行原理；
（4）了解多计算机系统可行构建方法和运行原理。
三、课程教学媒体选择
（一）教学媒体
1．文字教材 《计算机组成原理（本科）》王诚主编 中央广播电视大学出版社出版
2．录像教材 4讲 王诚主讲 中央广播电视大学音像出版社出版
3．流媒体（IP）课件 王诚主讲 中央电大电大在线课程学习平台
4．网上教导 中央电大电大在线课程学习平台和莱钢电大在线课程学习平台
5．形考作业 《计算机组成原理形成性考评作业册》 中央电大电大在线课程学习平台
6．复习资料 《计算机组成原理期末复习指导》 中央电大电大在线课程学习平台
7．网络课程 电大在线网站主页“网络课程”栏目
（二）多种媒体之间关系
本课程文字教材作为学习关键媒体，系统和完整地反应了课程教学内容，是老师讲课和学生自学首选必读书本。录像课较文字教材起点较高，是学科教授站在本课程学科高度为电大系统老师和学生提供专题讲座，属于本课程学习内容和学习目标提升和拓展。流媒体（IP）课件是以本课程教学纲领和考评说明为依据，以系统讲授方法为学生自学本课程提供较完整教导课录像。网上教导以文本方法按章节为学生提供关键和难点内容教导，并作为文字教材补充为学生提供一定量例题。网络课程为学生提供了交互式学习体验和虚拟试验。
四、教学安排提议
（一）教学进度安排
本课程应以一学期18周安排教学进度，考虑在职成人学习特点和原因，教学形式可采取面授教导+自主学习+网上集中答疑+网上部分指导等多个方法相结合，平均每七天教课时数不应少于4课时。教学进度具体提议见下表。
周次
章
教学内容
形考提议
1~2
第1章
第2章
1．计算机系统组成6层次结构，硬件子系统和软件子系统；
2．计算机硬件5个功效部件各自功效和相互间连接关系；
3．计算机系统性能和技术指标；
4．计算机系统体系结构、组成、实现所包含关键内容；
5．计算机发展历程和应用领域；
6．数字化编码概念，二进制码和不一样进制数之间转换。

3~4
第2章
1．定点数在计算机内表示和编码；
2．浮点数在计算机内表示；
3．文字和多媒体信息表示和编码；
4．检错纠错编码概念及其基础实现原理；
5．二进制数值数据运算方法。
部署形考作业一中第2章部分练习题
5~6
第3章
1．定点运算器中ALU功效和线路实现原理；
2．计算机定点运算器；
3．浮点运算和浮点运算器。
部署形考作业一中第3章部分练习题
7~8
第4章
1．指令、计算机指令系统概述；
2．指令格式和寻址方法；
3．指令系统举例，PentiumⅡ、MIPS32和教学示例计算机指令系统。
收形考作业一并点评；

部署形考作业二中第4章部分练习题
9~10
第4章
第5章
1．汇编语言程序设计介绍；
2．控制器功效和组成概述；
3．硬连线控制器组成和运行原理；
4．微程序控制器组成和运行原理；
5．指令流水线概念和实现技术。
公布形考第一次小组讨论专题和讨论要求；

部署形考作业二中第5章部分练习题
11~12
第6章
1．多级结构存放器系统综述；
2．半导体存放器芯片内部结构和记忆信息原理；
3．主存放器技术指标、基础组成及运行原理；
4．第一次小组讨论活动。
收形考作业二并点评
13~14
第6章
1．辅助存放器种类及指标要求，硬盘存放器和磁盘阵列组成和工作原理；
2．光盘机组成和运行原理介绍；
3．Cache存放器功效、运行原理及基础结构，Cache地址映像方法；
4．虚拟存放器概念和实现；
5．Pentium计算机中存放器系统。
部署形考作业三中第6章部分练习题
15~16
第7章
1．输入/输出设备综述；
2．常见设备功效和基础工作原理介绍；
3．输入/输出接口综述、端口编址方法、多个标准接口特点；
4．常见输入/输出方法控制原理；
5．中止基础类型、优先等级、完整中止过程；
6．DMA基础概念及传送过程。
公布形考第二次小组讨论专题和讨论要求；

部署形考作业三中第7章部分练习题
17~18
第7章
第8章
1．总线功效、组成，总线仲裁和数据传送控制；
2．总线标准介绍；
3．Pentium计算机中总线系统介绍；
4．并行处理概念，需要处理问题和实现路径；
5．向量处理机组成；
6．多处理机系统；
7．多计算机系统；
8．第二次小组讨论活动。
收形考作业三并点评
（二）网上教导
充足利用电大在线网络资源，定时和不定时在网上提供相关课程教导材料，依据教学需要，合适安排网上教导和考前答疑活动。具体安排以下：
1．教学文件
包含课程说明、教学纲领、教学设计方案、考评说明等。
2．课程教导
包含课程作业、专题教导。
3．网络课堂
包含流媒体（IP）课件、直播课堂和午间直播课堂。
4．网上论坛
关键为学生提供一个教学交流平台，能够对教学内容、学习方法及组织管理做必需沟通，老师也可经过论坛为学生提供必需学习心理咨询和其它多种帮助。中央电大老师和主讲老师会在论坛每学期安排两次实时教导答疑，第1次为学习指导，第2次为期末复习指导。具体时间安排见电大在线主页。各级电大老师均应根据学生需要安排数次实时和全程非实时网上答疑和教导活动。
（三）形成性考评
1．平时作业
本课程平时作业由网上教导栏目公布，必需时也将经过《中国远程教育》杂志社出版《计算机组成原理形成性考评作业册》。作业成绩计入课程总成绩。
2．小组讨论
本课程小组讨论课由教学点组织、在面授老师主持下完成，每个学生必需根据小组讨论课要求完成课前准备，讨论课以课堂面对面形式开展，老师要把握好“引领”、“提问”和“评价”等步骤，使学生能够理论联络实际进行紧紧围绕专题讨论。要为每次讨论课录音并做好讲话统计。每个学生讨论课成绩计入课程总成绩。
中央电大将不定时地抽查作业完成和评价情况，随时抽取小组讨论课录音资料和文档统计以调整本课程考评评价策略。相关本课程具体考评内容和要求，参见中央电大教学文件“计算机组成原理课程考评说明”。
五、教学方法提议
依据本课程特点，教学和学习上应该注意以下几点：
1．重视强调计算机整机完整组成，教学上以硬件原理知识为主，同时结合部分软件知识和硬件实际应用现实状况介绍，以提升学生学习爱好，并加深对计算机基础组成原理和运行机制了解；
2．教学过程应以基础原理为根本索，配合应用实例讲解，以加强学生对理论知识领会；
3．在教学要求上还应加强基础概念叙述和运行原理描述，以达成未来愈加好地了解计算机系统结构理论和软件系统知识打下良好基础目标；
4．独立完成作业是对每位学生学习本课程最基础要求，立即部署作业、批改作业和反馈给每个学生作业中存在问题，是每个老师应尽责任，只有大家全部做到了这一点，才能真正实现本课程教学目标；
4．小组讨论课能够激发在职成人学生主动学习热情，能够培养学生互帮互学团体意识，能够训练学生利用多种工具和路径搜索并获取信息能力，这些全部是信息时代作为一名大学生应该含有基础能力和素养，所以小组讨论课安排应该严格要求每一位学生并激励她们充足地展示自己。
六、教学反馈
各级电大老师和学生均可经过电子邮件、电话、网上论坛，将教学过程中碰到问题立即反馈给中央电大课程组。
课程组长：陶水龙 中央电大工学院
主持老师：宁 晨、何晓新 中央电大工学院
联络地址：北京复兴门内大街160号中央电大工学院，邮编：100031
联络电话：[phone]
电子邮件：

网上论坛：