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:

  1. 第一部分:数字电路及其逻辑设计(数字逻辑基础,约 7 章)
  2. 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