《計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語(yǔ)言》課程教學(xué)大綱

1、計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語(yǔ)言課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱(chēng)：計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語(yǔ)言 課程代碼：CST206 學(xué) 分：4學(xué) 時(shí)：3學(xué)時(shí)/課，共51學(xué)時(shí)。二、任課教師、教室等情況（二）教 室：C201（三）上課時(shí)間：星期二晚上（10、11、12節(jié)）（四）紀(jì) 律：1. 不得無(wú)故缺課，否則影響總成績(jī)；2. 作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提交。三、閱讀材料（一）教材：1.計(jì)算機(jī)組成原理第2版，唐朔飛 著，高等教育出版社。2.匯編語(yǔ)言第3版，王爽 著，清華大學(xué)出版社（二）參考書(shū)：1.計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)：硬件/軟件接口（原書(shū)第5版），戴維A.帕特森、約翰 L. 亨尼斯 著，王黨輝、康繼昌、安建峰譯，機(jī)械工

2、業(yè)出版社2.IBM-PC匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(第2版)，沈美明、溫冬嬋 著， HYPERLINK /ProductList.do?publish=清華大學(xué) t _blank 清華大學(xué)出版社3.數(shù)字設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)（原書(shū)第2版），戴維莫尼哈里斯 著，陳俊穎譯，機(jī)械工業(yè)出版社四、課程內(nèi)容概要（一）課程目標(biāo)1. 對(duì)計(jì)算機(jī)硬件體系中各組成部分，即運(yùn)算器/控制器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流/控制流關(guān)系有清晰的理解。2.對(duì)計(jì)算機(jī)軟件體系中高級(jí)語(yǔ)言-匯編語(yǔ)言-操作系統(tǒng)-機(jī)器指令-微指令的層次關(guān)系有清晰的理解。3. 理解并掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各主要部件的功能、基本結(jié)構(gòu)和原理。4. 通過(guò)基于FPGA開(kāi)發(fā)板的

3、計(jì)算機(jī)組成原理硬件實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)點(diǎn)的理解，初步掌握硬件設(shè)計(jì)方法，提高實(shí)踐能力。5. 掌握8086匯編語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)的方法。（二）教學(xué)內(nèi)容序號(hào)題目知識(shí)點(diǎn)學(xué)時(shí)（課堂教授）1緒論（一）計(jì)算機(jī)的發(fā)展史3（二）計(jì)算機(jī)應(yīng)用和展望（三）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介（四）計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（五）計(jì)算機(jī)的硬件性能指標(biāo)2計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法（一）定點(diǎn)數(shù)的表示9（二）定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算（三）浮點(diǎn)數(shù)的表示（四）浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算（五）串/并行進(jìn)位加法器3指令系統(tǒng)（一）機(jī)器指令概述3（二）指令的操作數(shù)類(lèi)型和操作類(lèi)型（三）尋址方式（四）指令格式舉例（五）RISC技術(shù)48086匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（一）8086 CPU概述9（二）尋址方式

4、（三）指令系統(tǒng)（四）匯編語(yǔ)言偽指令（五）匯編語(yǔ)言中的表達(dá)式和運(yùn)算符（六）8086匯編語(yǔ)言的宏指令（七）匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)5系統(tǒng)總線(xiàn)（一）總線(xiàn)的基本概念3（二）總線(xiàn)的分類(lèi)（三）總線(xiàn)的特性及性能指標(biāo)（四）總線(xiàn)的結(jié)構(gòu)（五）總線(xiàn)的控制6中央處理器（一）CPU的結(jié)構(gòu)6（二）指令周期和流水線(xiàn)（三）中斷系統(tǒng)（四）控制單元的功能（五）組合邏輯控制單元設(shè)計(jì)（六）微程序控制單元設(shè)計(jì)7FPGA和Verilog HDL（一）FPGA開(kāi)發(fā)軟件Vivado3（二）Verilog HDL語(yǔ)言（三）實(shí)驗(yàn)8存儲(chǔ)系統(tǒng)（一）存儲(chǔ)系統(tǒng)概述3（二）存儲(chǔ)原理（三）主存儲(chǔ)器組織（四）高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）（五）輔助存儲(chǔ)器（六）虛擬存儲(chǔ)

5、系統(tǒng)的組織9輸入輸出系統(tǒng)（一）輸入輸出系統(tǒng)概述3（二）I/O設(shè)備與I/O接口（三）直接程序控制方式（四）程序中斷方式（五）DMA方式課時(shí)總計(jì)：51學(xué)時(shí)42（課程教授）+ 9 (實(shí)驗(yàn)操作)（三）課程要求1.課后作業(yè)：按照規(guī)定時(shí)間提交，兩周內(nèi)上課時(shí)對(duì)重點(diǎn)題目進(jìn)行評(píng)講。2.程序設(shè)計(jì)作業(yè)：。按照規(guī)定時(shí)間提交，并抽查演示。（四）教學(xué)安排課程（次）講授內(nèi)容授課方式作業(yè)(教材)/測(cè)驗(yàn)輔助學(xué)習(xí)材料1第1章 緒論第2章 計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及基本組成結(jié)構(gòu)課堂講授閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，查閱相關(guān)資料計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)：硬件/軟件接口2第6章 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的表示方法課堂講

6、授作業(yè)： 原碼、補(bǔ)碼習(xí)題；浮點(diǎn)數(shù)編程 C程序設(shè)計(jì)3第6章 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算課堂講授作業(yè)： 定點(diǎn)數(shù)乘、除法計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)：硬件/軟件接口4第6章 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算ALU串行/并行進(jìn)位加法器課堂講授與課外閱讀作業(yè)：浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算；加法器數(shù)字設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)5第7章 指令系統(tǒng)機(jī)器指令操作碼與操作數(shù)尋址方式RISC技術(shù)課堂講授與課外閱讀作業(yè)： 指令的設(shè)計(jì)；尋址方式；查閱典型指令系統(tǒng)資料ARM、MIPS等相關(guān)資料6匯編語(yǔ)言8086 CPU及寄存器組織8086尋址方式8086典型指令課堂講授與課外閱讀作業(yè)：閱讀匯編語(yǔ)言相關(guān)指令內(nèi)容并練習(xí)7匯編語(yǔ)言8086典型指令第3章 系統(tǒng)總線(xiàn)總

7、線(xiàn)的概念和分類(lèi)總線(xiàn)的特性總線(xiàn)的結(jié)構(gòu)總線(xiàn)的控制課堂講授與課外閱讀作業(yè)：閱讀匯編語(yǔ)言相關(guān)指令內(nèi)容并練習(xí)；總線(xiàn)計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)：硬件/軟件接口8匯編語(yǔ)言偽指令數(shù)據(jù)、表達(dá)式、運(yùn)算符 宏課堂講授與編程練習(xí)作業(yè)：相關(guān)內(nèi)容編程練習(xí)9匯編語(yǔ)言基本程序設(shè)計(jì)方法課堂講授與編程練習(xí)作業(yè)： 編程習(xí)題10第8章 CPU的結(jié)構(gòu)和功能 CPU的結(jié)構(gòu) 指令周期和流水線(xiàn) 中斷系統(tǒng)課堂講授作業(yè)：流水線(xiàn)；中斷11第8章 控制單元的功能 微操作命令分析 控制單元的功能第9章 控制單元的設(shè)計(jì) 組合邏輯控制單元 微程序控制單元課堂講授作業(yè)：指令周期和微操作計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)：硬件/軟件接口12FPGA和Verilog HDL語(yǔ)言 Verilog HDL Vivado環(huán)境課堂講授與實(shí)驗(yàn)操作作業(yè)：FPGA實(shí)驗(yàn)1FPGA實(shí)驗(yàn)2數(shù)字設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)13FPGA實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作作業(yè)： FPGA實(shí)驗(yàn)3FPGA實(shí)驗(yàn)4數(shù)字設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)14FPGA實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作作業(yè)： 完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告15第4章 存儲(chǔ)器RAM和ROM利用存儲(chǔ)芯片搭建存儲(chǔ)器Cache輔助存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)介紹課堂講授與課外閱讀作業(yè)：RAM和ROM存儲(chǔ)器的搭建Cache虛擬存儲(chǔ)操作系統(tǒng)：虛擬存儲(chǔ)相關(guān)資料16第5章 輸入輸出系統(tǒng) I/O設(shè)備和I/O接口 程序查詢(xún)方式中斷處理方式DMA方式課堂講授作業(yè)：I/O相關(guān)概念