基本教学内容-计算机组织与系统结构课程教学大纲
1A003 计算机组织与系统结构 课程基本教学内容纲要,简要版教学大纲。 与课程概况-计算机组织与系统结构互为补充:课程概况.ppt 偏课程组织(教学目的/教材/成绩评定),本文件偏知识内容梳理。
文件信息
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课程整体结构
课程分为两大模块:
- 第一部分:数字电路及其逻辑设计(数字逻辑基础,约 7 章)
- 第二部分:计算机基本结构与工作原理(微机原理与接口技术,约 11 章)
对应两套教材:
- 王克义《电子技术与数字电路》—— 第一部分
- 《微机原理与接口技术教程》—— 第二部分
第一部分:数字电路及其逻辑设计
一、数制与编码
- 机器数与真值
- 原码、补码与反码
- BCD 码
二、真值表及常用逻辑公式
- 用真值表证明逻辑等式
- 常用逻辑公式
- 逻辑表达式的化简
三、基本逻辑门电路
- 基本逻辑门:与门、或门、非门、与非门、异或门 —— 输出表达式
- 三态门的特性及应用
四、逻辑函数化简与门电路实现
- 公式法化简
- 卡诺图法化简
- 用门电路实现逻辑函数
五、组合逻辑电路
- 组合逻辑电路的特点
- 常用组合逻辑电路:全加器、译码器、多路选择器、多路分配器
- 组合逻辑电路的分析与设计方法
六、中、大规模集成电路逻辑设计
- 用多路选择器实现逻辑函数
- 用现成的集成电路构成所需逻辑部件
- 典型实例:
- 用 3-8 译码器构成全加器
- 用多路选择器实现全加器
- 用 4 位二进制加法器构成 8421 码到余 3 码的代码转换
七、时序电路
- 触发器(D、J-K、T)的工作特性:逻辑符号、次态方程
- 数据锁存器(D-Latch)的逻辑特性
八、寄存器与计数器
- 移位寄存器、累加寄存器
- 二进制计数器、非二进制计数器
- 设计非二进制计数器(如六进制、八进制、十进制)
💡 第一部分对应课程第一至第八章,已全部处理完毕(7 章独立 PPT + 合并章),参见数制和编码-第一章-计算机组织与系统结构、逻辑代数的基本原理及应用-第二章-计算机组织与系统结构、逻辑门电路-第三章-计算机组织与系统结构、组合逻辑电路-第四章-计算机组织与系统结构、组合逻辑电路的应用-第五章-计算机组织与系统结构、触发器-第六章-计算机组织与系统结构、时序逻辑电路与逻辑部件-第七八章-计算机组织与系统结构。
第二部分:计算机基本结构与工作原理
1. 计算机 / 微型计算机的基本组成及工作过程
- 冯·诺依曼体系结构五大组成
- 指令执行全过程(取指-译码-取数-执行-写回)
- 微型计算机分类与技术指标
对应课程第 5 章,参见计算机组成-第5章-计算机微型计算机的组成及工作过程。
2. 微处理器
- CPU 的编程结构
- 内部组成及外部功能特性
- CPU 的操作和时序
对应课程第 6、10 章,参见微处理器的编程结构-第6章-计算机组织与系统结构、微处理器的内部组成及外部功能特性-第10章-计算机组织与系统结构。
3. 存储器及其接口
- 存储器结构与工作原理
- 存储器与 CPU 的连接
- 存储空间的扩展
- 高速缓存(Cache)
对应课程第 12 章,参见存储器及其接口-第12章-计算机组织与系统结构。
4. 指令系统
- 寻址方式
- 80x86 指令系统
对应课程第 8 章,参见寻址方式与指令系统-第8章-计算机组织与系统结构。
5. 汇编语言程序设计
- 汇编语言程序格式
- 汇编语言的基本语法
- BIOS 与 DOS 功能调用
- 汇编语言程序的上机调试
对应课程第 7 章,参见汇编语言的基本语法-第7章-计算机组织与系统结构。
6. 输入与输出
- 程序控制方式
- 中断及中断控制器
- DMA 方式及 DMA 控制器
对应课程第 11、13 章,参见输入输出接口-第11章-计算机组织与系统结构、中断系统-第13章-计算机组织与系统结构。
7. 可编程 I/O 接口电路
- 串行接口
- 并行接口
- 定时器 / 计数器
对应课程第 14、15 章,参见并行通信及其接口电路-第14章-计算机组织与系统结构、串行通信及接口电路-第15章-计算机组织与系统结构。
8. 总线及常见总线标准
- ISA、EISA、PCI、USB 等
对应课程第 18 章,参见总线技术-第18章-计算机组织与系统结构。
9. 高性能微处理器的先进技术及典型结构
- 超标量、超流水线、乱序执行等
- Cache 层次结构
- 分支预测
知识体系关联
数字逻辑基础(第一部分 1-8章)
└→ 计算机组成原理(第二部分 5-18章)
├→ CPU 编程结构 / 内部组成 / 时序
├→ 存储器系统 + Cache
├→ 指令系统 + 汇编语言
├→ I/O 接口(中断 / DMA / 串行 / 并行)
└→ 总线技术
与课程概况.ppt 的关系
- 课程概况.ppt:4页,偏课程组织管理 —— 教学目的 / 两套教材 / 成绩评定(平时30%+期末70%)/ 18章全景索引
- 基本教学内容.ppt:5页,偏知识内容梳理 —— 两大部分各章节核心知识点纲要
- 两者互补,共同构成课程入门全貌
关联笔记
- 课程概况-计算机组织与系统结构 — 课程组织管理与18章全景索引
- 第一部分数字逻辑:数制和编码 → 逻辑代数 → 逻辑门电路 → 组合逻辑电路 → 组合逻辑电路的应用 → 触发器 → 时序逻辑电路与逻辑部件
- 第二部分计算机组成:计算机组成-第5章 → 汇编语言-第7章 → 寻址方式与指令系统-第8章 → 微处理器内部组成-第10章 → 输入输出接口-第11章 → 存储器及其接口-第12章 → 中断系统-第13章 → 并行通信-第14章 → 串行通信-第15章 → 总线技术-第18章