课程名称：计算机组成原理

适用范围：（专业、层次）计算机专业、本科层次

学分：4

一、课程的性质与任务

1．课程性质

计算机组成原理课程是计算机各专业一门核心专业基础课主干必修课。

2．课程任务

本课程的主要任务是以单机系统为研究对象，阐述计算机系统的硬件组成以及各部件的工作原理以及逻辑实现，课程的目的是使学生掌握计算机的基本工作原理，掌握计算机各主要部件的硬件结构、相互联系和作用，理解计算机内部是如何完成信息加工处理，建立计算机硬件系统的完整概念，从而对整个计算机系统有完整的了解，为计算机专业的后继课程的学习打下基础。

二、与相关课程的联系

计算机组成原理前期课程是数字逻辑、汇编语言程序设计。从课程的地位来说，它是计算机操作系统、微机接口原理、计算机系统结构等课程的先导课程，在整个专业课的教学中，起着承上启下的作用，它是先导课与后续课之间的重要衔接课程。

三、本课程的基本要求

本课程能力培养主要是专业核心能力的培养，特别是计算机硬件系统的开发和应用的能力。本课程知识是计算机所有专业的核心知识，本课程知识定位于理解计算机的工作过程，特别是一条指令完整的执行过程，以及支持指令执行的硬件构成和组织方式。

四、教学动安排

1．开篇导学

《计算机组成原理》是面向计算机专业学生开设的一门专业基础课，该课程对计算机专业的学生非常重要。计算机组成原理作为计算机硬件技术中的一门核心的专业课程，在计算机专业中有着非常重要的承上启下作用。其先导课程是“数字逻辑”和“汇编语言程序设计”。数字逻辑知识是理解计算机各部件工作原理及其逻辑实现的必备基础；汇编可使学生了解计算机的执行对象——程序，并知道如何用程序来调度管理各个部件和外围设备，以利于软、硬件相结合理解计算机的工作原理。同时该课程还是计算机专业中的其它许多后继课程的前驱课，打好了计算机组成原理的基础，对学习接口技术、计算机系统结构、单片机、嵌入式技术、编译原理、操作系统等都是十分有益的，而这些课程也正是计算机专业中的非常核心的课程。

计算机学科对计算机组成原理部分的知识与能力总体要求包括如下三点： 

（1）理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。 

（2）理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。 

（3）能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算和分析，并能对一些基本部件进行简单设计。 

学习计算机组成原理重要的是理解计算机的基本工作过程原理，在此基础上掌握计算机各主要组成部件的工作原理，功能要求和实现技术等。 

第一，这些内容通常比较抽象，需要同学们认真理解，勤思考，理顺其中的关系，想通其中的道理。如针对指令的执行，要清楚的知道其具有取指令、分析指令、执行指令的几个步骤。再进一步要清楚知道如何才能用指令地址到存储器中把指令取出来送到CPU内的合适位置；执行指令时如何才能找到需要的运算数据，送到运算部件完成运算加工并送到目的位置存放保存。 

第二，计算机的基本工作原理通常都比较简单，但在不同的计算机上实现的时候要考虑各种因素（硬件设备、成本、应用领域、性能要求、预期效果等），在各种因素的影响下，形成了不同的具体实现方案。

第三，要能将各部分有关的概念和原理联系起来，不要孤立地学习各个部分的内容，比如数据表示、运算和运算器部件等，都要关联起来。 

第四，重视实验，多动手练习。计算机组成原理内容比较抽象，但其对计算机的具体设计实现是有重要的指导作用的，所以，计算机组成原理也是一门工程性非常强的课程。如果在学习的时候重视实验，真正透彻的明白一些实验机器的工作过程与实现方法，或者自己能够动手设计、模拟简单的计算机的话，会对理论内容的理解有一个质的飞跃。 

总的来讲，计算机组成原理课程中属于记忆型的知识比较多，需要我们花时间去对相关概念、原理进行需要理解的，不能靠死记硬背。

2．自学

本课程的学习方式以学生自主学习为主，课程为学生提供了纸质教材和网络课件供学生随时学习，教师和网络教育学院的管理人员为学生提供尽可能完善的教学支持服务。

本课程需要学生重点自学的内容有： 1.2.1 计算机系统层次结构、1.4.1计算机性能评价、2.2 计算硬件操作与操作数机、2.4 计算机中指令的表示、3.1.1 加法和减法、3.1.3 算术逻辑单元的硬件实现、3.2 浮点数运算、4.2 单周期处理机、4.3 多周期处理机、5.3 Cache系统、6.4 I/O系统中数据交换

3．阶段导学

在学生的自主学习的基础上，根据教学进度安排，本课程每学期至少会安排3次阶段导学，教师将对本课程的重点、难点及热点问题对学生进行讲解及辅导，并进行实时语音答疑活动。

4．网上作业

在本课程的学习过程中，除课件里各个章节点之后所附的练习题外，还根据教学进度和学生的实际情况，在网上发布3次作业，来加深对计算机组成的理解和掌握，熟悉计算机的应用。

5．论坛交流

除了固定的即时辅导答疑外，学生可以随时在BBS论坛上提问，教师将在48小时之内解答学生的疑难问题。

五、考核方式

课程成绩由网上学习成绩、作业成绩、考试成绩三部分组成。其中：网上学习成绩占10%，作业成绩占30%， 考试成绩占60%。考试采用闭卷方式。

六、建议教材及教学参考书

1．建议教材

计算机组成与设计:硬件/软件接口(第四版)，【美】David A. Patterson,John L. Hennessy著康继昌等译，机械工业出版社，2012年1月

2．教学参考书

（1）计算机组成与设计:硬件/软件接口(第三版)、【美】David A. Patterson,John L. Hennessy著郑炜民等译、机械工业出版社、2007年4月

（2）计算机组成原理（第2版）．唐朔飞．高等教育出版社．2008

（3）计算机组成原理（第四版 立体化教材）．白中英．科学出版社．2008