計算機組成原理說課稿PPT學習教案

1、會計學1計算機組成原理說課稿計算機組成原理說課稿課程性質與定位課程性質與定位課程及學情分課程及學情分析析教學目標與重點難點教學目標與重點難點教學改革教學改革教學規(guī)劃與方教學規(guī)劃與方法法第1頁/共16頁計算機組成原理計算機組成原理是我校計算機專業(yè)的一門專業(yè)基礎課、必修是我校計算機專業(yè)的一門專業(yè)基礎課、必修課，是專門講解計算機結構與組成的課程，該課程以計算機專業(yè)的培課，是專門講解計算機結構與組成的課程，該課程以計算機專業(yè)的培養(yǎng)目標和當前社會對計算機專業(yè)畢業(yè)生需求為導向，通過本課程的學養(yǎng)目標和當前社會對計算機專業(yè)畢業(yè)生需求為導向，通過本課程的學習，使學生掌握基本的計算機組成原理方面的知識，培養(yǎng)學生綜

2、合分習，使學生掌握基本的計算機組成原理方面的知識，培養(yǎng)學生綜合分析問題、解決問題的能力，使學生成為具有綜合計算機技能和全面發(fā)析問題、解決問題的能力，使學生成為具有綜合計算機技能和全面發(fā)展型的人才。展型的人才。 第2頁/共16頁課程類型：課程類型：必修課 課程學時：課程學時：64課時 理論學時：56 實踐學時：8開課學期：開課學期：大三上學期進行 先修課程：先修課程：計算機科學導論、計算機程序設計基礎、電工電子技術 后續(xù)課程：后續(xù)課程：嵌入式系統(tǒng)設計、操作系統(tǒng)設計、計算機網絡、物聯網、軟件開發(fā)等課程性質：課程性質：專業(yè)基礎課、考試課、4學分第3頁/共16頁本書是由高等教育出版社出版的國家“十一五

3、”規(guī)劃教材，講授時應結合計算機科學基礎、電子電工技術等基本知識，綜合地分析問題，運用“啟發(fā)式教學”思想，培養(yǎng)學生應用計算機組成原理的知識綜合分析問題、解決問題的能力。 這一階段的學生已掌握了一定的計算機專業(yè)知識 ，學生的抽象思維很活躍，思維方式由形式思維向辯證思維轉變，創(chuàng)造性思維也有了進一步提高，這些特征將有利于組成原理課程的學習。但考慮到學生基礎較薄弱、學習動機不強以及對知識的掌握程度不同、時有逃課現象等原因，授課時應多與學生交流、溝通，及時發(fā)現學習中存在的問題，以改進教學方法，因材施教，為學生創(chuàng)設“最近發(fā)展區(qū)” 。充分考慮到這些因素，會在一定程度上提高教學效果。 第4頁/共16頁：針對計算

4、機組成原理這門課程，通過課堂講授、實驗等教學環(huán)節(jié)，使學生掌握計算機五大功能部件的組成及功能；掌握完備的單臺計算機的基本組成原理；掌握計算機中數據表示方法、運算方法、運算器的組成；掌握控制器的實現、存儲器子系統(tǒng)的結構與功能、輸入/輸出系統(tǒng)的工作原理與功能。 第5頁/共16頁 運算方法和運算器運算方法和運算器 存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng) 中央處理器中央處理器 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng) 重點重點：定點數四則運算和溢出判斷方法、浮點數四則運算；難點難點：定點數四則運算、加法器的基本原理及進位方法。 重點：重點：存儲器的擴展方法、主存儲器與CPU的連接、Cache的基本原理和地址變換方法 ；難點：難點：半導體存儲

5、器原理、存儲器的擴展方法、主存儲器與CPU的連接。重點重點：CPU的功能和基本組成，指令周期的概念，微程序控制器及其設計技術；難點難點：指令周期的概念、時序產生器的組成、組合邏輯控制器設計、微程序控制器及其設計技術，流水線的性能指標。 重點重點：接口中斷控制方式 ；難點難點：中斷控制方式。 第6頁/共16頁 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) 總線系統(tǒng)總線系統(tǒng) 外圍設備外圍設備 重點重點：指令的尋址方式及有效地址的計算方法、指令編碼優(yōu)化方法；難點難點：指令的尋址方式及有效地址的計算方法 。 重點：重點：總線的概念和和基本技術、總線接口技術 ；難點：難點：總線的仲裁、定時和數據傳送模式 。重點重點：輸入和輸出設備

6、的基本原理，硬、軟磁盤存儲設備工作原理；難點難點：硬、軟磁盤存儲設備工作原理。 第7頁/共16頁： 本課程教學以著重培養(yǎng)計算機專業(yè)學生對計算機組成原理技術的興趣和意識，讓學生掌握計算機的CPU、總線、控制單元的功能以及存儲器、I/O設備相關內容。教學過程中如何做到有的放矢、達到事半功倍的教學效果，是一門藝術。如何突出教學重點，突破教學難點是值得任課老師認真思考的問題。 有關計算機的發(fā)展及應用、磁盤存儲器的記錄格式、磁帶存儲器和I/O設備的自身結構等，這些內容在其它教材中也有介紹，計劃采用學生自學，老師指導的方法，以體現教師主導、學生主體的教學理念；有些內容可根據不同學時的要求自行取舍，如定點運

7、算中補碼乘法校正法和補碼兩位乘，以及浮點乘除法運算中階碼采用移碼運算的規(guī)則等。有些內容因與前修課或后續(xù)課關系密切。上課時可根據學習認知結構、學習程度需要可適當取舍。第8頁/共16頁：教學多媒體電腦、投影儀、語音系統(tǒng)；計算機硬件主機；硬件實物；組成原理實驗箱。：教學課件；先行組織者材料；上位機軟件；網上的計算機組成原理精品課程等。：導課（可以使用“先行組織者先行組織者”方式）；教學過程（或實驗）；教學板書設計；課堂小結；作業(yè)布置；教學反思。第9頁/共16頁 本課程在“啟發(fā)式教學”指導思想下，主要采用講授、自學指導為主，實踐教學為輔的方法。結合本課的教學大綱要求和課程改革的特點，在教學中適當采用以

8、下教學方法： 1、設問探究法、設問探究法 通過提問（課前復習式提問和課間互動式提問），引發(fā)學生思考，同時也起到組織教學的作用，引導學生將新舊知識建立聯結，并進行思考；學生在傾聽與反饋中建構新知識結構。 2、討論自學法、討論自學法 通過學生交流和討論，發(fā)現學習群體中的新思維，加深學習印象，鞏固知識鏈，促使學習遷移。 另外可通過正強化、負強化等動機提高方法，在愉悅的環(huán)境中開展教學，提高學習興趣和效果，達到有意義學習的教學目標。第10頁/共16頁： 每節(jié)課，每個課程階段都會介紹一種電路。從簡單到復雜，從開關到ALU，都能存儲和運算。他們只不過是一種電路的狀態(tài)，或者通過一個信號，控制另一部分電路的狀態(tài)

9、。最后當你把所有東西拼成一塊CPU的時候，就像你趴在地上拼拼圖，拼完最后一塊起身俯視的感覺。會了解到高低電平是如何通過各種門電路變成數據，變成屏幕上千變萬化的內容的。這就是所謂的“原理”。 這門課雖然“抽象”。但也是整個計算機設計中所蘊含的靈魂。其實一個門電路完全不知道自己在做什么，不過是按照電氣特性把高電平變成低電平，低電平變成高電平。是人們把這些不同的狀態(tài)抽象出0和1的概念，然后從中產生了“邏輯門”。并用此來表達邏輯運算，然后用這些邏輯運算去表示二進制的數值運算，再把這些運算組合起來，用一組開關來啟動，就有了一條指令，最終把這些簡單的電路變成了CPU。整個過程是一層一層的抽象。上層依賴于下

10、層所提供的功能與意義，完成本身的功能同時又提供了更高層次的抽象。包括操作系統(tǒng)和各種協(xié)議，絕大部分計算機相關的東西都是這么一層層抽象出來的。這就是“計算機”“組成”的“原理”。第11頁/共16頁： 電工電子技術是站在微觀的角度講解計算機的工作原理，而計算機組成原理則是站在宏觀角度講解的；操作系統(tǒng)是站在軟件的角度看計算機的運行原理，計算機組成原理則是站在硬件的角度來看計算機的運行原理，因此這門課對于計算機專業(yè)的學生來說非常重要。學習時，建議學生可結合自己的電腦進行思考和研究，學會自己到互聯網上搜索相關的資料，這樣理解就會更加深刻，同時也提高了自學能力。 講到存儲器中的緩存緩存Cache的時候，讓學

11、生思考緩存到底是在做什么。緩存就是為了解決低速設備讀取的問題，從內存中讀數據肯定沒有直接從CPU的緩存中讀取快，所以就需要把經常被讀取的數據放到緩存中，以后讀的時候直接去緩存中讀取就可以。緩存（靜態(tài)RAM）不能設計的太小，因為太小的話很多需要緩存的數據放不進去;緩存也不能做的太大，太大的話則會增加成本，而且會導致很多不需要被緩存的數據也緩存了。然后你就到網上看主流的CPU內置的1M、2M、4M、8M緩存的比較的文章，相信學生就會理解得更加深刻。 第12頁/共16頁 比如學到系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線的時候，就讓學生思考：計算機部件之間的通訊如果是通過一組線來進行的話肯定非常慢，因為數據、控制信息等都要通

12、過一組線進行；而如果分成數據總線、地址總線和控制總線三組線的話數據、控制、地址信息就可以并行進行，所以速度就快了。然后你就可以到網上搜PCI、ISA總線的介紹，南北橋芯片的介紹，這樣學生就能把知識做到“不用刻意記就能記住”。 再如講到程序查詢方式、程序查詢方式、DMA方式方式的時，就讓學生對比聯想企業(yè)中的人員管理，在有的企業(yè)里邊，A員工讓B員工做一件事情也要領導轉達任務分派，而有的企業(yè)里一些普通的事情員工之間就可以處理，無需要領導過問。 講到奇偶校檢碼奇偶校檢碼的時候，可讓學生思考為什么有的壓縮文件、視頻文件有輕微的損壞仍然能夠打開，或者啟發(fā)學生能否可以自己寫一個程序來實現校檢功能。以提高學生學習組成原理這門課的