計算機(jī)原理與匯編語言-教學(xué)大綱

1、計算機(jī)原理與匯編語言教學(xué)大綱課程編號：070673A課程類型：口通識教育必修課口通識教育選修課專業(yè)必修課專業(yè)選修課學(xué)科基礎(chǔ)課總學(xué)時：48講課學(xué)時： 32 實驗（上機(jī)）學(xué)時：16學(xué) 分： 3適用對象：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)先修課程：數(shù)字邏輯與數(shù)字電路等一、教學(xué)目標(biāo)計算機(jī)原理與匯編語言是計算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課。通過學(xué)習(xí)本課程，了解計算機(jī)一般組成原理與內(nèi)部運行機(jī)理，初步掌握匯編語言程序設(shè)計的有關(guān)基本知識和程序設(shè)計的能力，為學(xué)習(xí)本專業(yè)后繼課程和進(jìn)行與硬件有關(guān)的技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。本課程教學(xué)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)是：使學(xué)生通過對計算機(jī)各功能部件的邏輯組成、 工作機(jī)制、程序設(shè)計的學(xué)習(xí)及實驗，建立完備的單臺計

2、算機(jī)整機(jī)概念；使學(xué)生通過匯編語言程序設(shè)計的學(xué)習(xí)，了解所用計算機(jī)硬件及使用軟件擴(kuò)大功能的實現(xiàn)方法，并為后繼課程及今后工作中解決實際問題打好基礎(chǔ)；通過實驗課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生受到軟硬件實驗的初步訓(xùn)練，實驗操作能力得到提高。掌握編程的基本方法，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。目標(biāo)1 ：使學(xué)生通過對計算機(jī)各功能部件的邏輯組成、工作機(jī)制、程序設(shè)計的學(xué)習(xí)及實驗，建立完備的單臺計算機(jī)整機(jī)概念。目標(biāo)2：通過匯編語言程序設(shè)計的學(xué)習(xí)，了解所用計算機(jī)硬件及使用軟件擴(kuò)大功能的實現(xiàn)方法，并為后繼課程及今后工作中解決實際問題打好基礎(chǔ)。目標(biāo)3：鼓勵學(xué)生運用知識解決各自學(xué)科的實際問題，培養(yǎng)他們的獨立科研的能力和理論聯(lián)系實際的能力。二、

3、教學(xué)內(nèi)容及其與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系（一）教學(xué)內(nèi)容1知識體系第一部分：計算機(jī)的定義、特征與發(fā)展，計算機(jī)系統(tǒng)組成及其結(jié)構(gòu)，8086 寄存器組織，計算機(jī)的分類與應(yīng)用；第二部分：計算機(jī)中的信息表示方法，包括數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)的；第三部分：運算方法和運算器，包括定點的加減法和乘除運算，運算器的組成以及浮點運算；第四部分：指令系統(tǒng)和尋址方式，包括指令格式、尋址方式、指令的分類與操作數(shù)的類型以及8086 指令系統(tǒng)；第五部分：控制器部件的組成及其設(shè)計，包括微程序控制器和硬布線控制器的組成與設(shè)計；第六部分：存儲器系統(tǒng)，包括主存、外存儲器、高速緩存存儲器技術(shù)；第七部分：輸入輸出設(shè)備及輸入輸出系統(tǒng)，包括輸入輸出設(shè)備

4、和總線系統(tǒng)，以及輸入輸出的接口和數(shù)據(jù)傳輸方式；第八部分：匯編語言的程序格式，包括匯編語言的基本格式和偽指令以及運算符和表達(dá)式的具體使用方法；第九部分：匯編語言程序設(shè)計，包括分支和循環(huán)程序設(shè)計；第十部分：匯編語言程序的開發(fā)與調(diào)試技術(shù)。2核心內(nèi)容介紹本課程從微體系結(jié)構(gòu)層、指令系統(tǒng)層、匯編語言層三個層次和CPU、 存儲系統(tǒng)、輸入/輸出系統(tǒng)及其互連三大系統(tǒng)出發(fā)。主要講述計算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本組成原理與運行機(jī)制以及匯編程序設(shè)計技術(shù)。課程講解了各組成部分的工作原理、設(shè)計方法以及構(gòu)成整機(jī)系統(tǒng)的基本原理，并體現(xiàn)軟硬結(jié)合的思想。本課程系統(tǒng)介紹基礎(chǔ)知識，計算機(jī)系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，存儲系統(tǒng)和輸入/輸出系統(tǒng)等。（二）教學(xué)方法

5、和手段根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，擬采用的教學(xué)方法有：課堂講解基本概念和核心知識，講授和討論相結(jié)合領(lǐng)會知識要點，鍛煉解決問題的能力，最后借助實驗箱進(jìn)行上機(jī)操作和具體實踐。（三）學(xué)習(xí)要求1為有效學(xué)習(xí)本課程，要求學(xué)生首先具備計算機(jī)基礎(chǔ)、數(shù)字邏輯與數(shù)字電路等方面的基本知識，較熟練掌握計算機(jī)的基本操作等方面的完整知識，具備基本的上級調(diào)試程序的能力。自學(xué)時應(yīng)該熟讀大綱，提綱挈領(lǐng)地掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，隨后， 按照大綱熟讀教材， 還要參考大量的參考文獻(xiàn)，通過課后思考和練習(xí)題進(jìn)行多角度和層次的反復(fù)學(xué)習(xí)。2上機(jī)實踐，本門課程有很多上機(jī)內(nèi)容，在每一章節(jié)都要進(jìn)行相關(guān)的實驗和調(diào)試。建議有時間就到機(jī)房熟悉機(jī)箱的使用方法。匯編語言部分

6、自學(xué)時可在自己的機(jī)器上反復(fù)自學(xué)，完成相應(yīng)的上機(jī)內(nèi)容。通過上機(jī)學(xué)習(xí)本課程的理論，掌握計算機(jī)軟硬件的關(guān)系。（四）與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系通過教學(xué)和實踐，培養(yǎng)學(xué)生運用實驗箱工具和硬件方法分析問題和從硬件的角度運用工具解決問題的基本能力，培養(yǎng)學(xué)生動手的基本能力，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力和想象力，從而使他們能夠正確地認(rèn)識計算機(jī)硬件的相關(guān)知識，并提升對軟件應(yīng)用的輔助作用。在教學(xué)中，鼓勵學(xué)生運用知識解決各個學(xué)科的實際計算問題，培養(yǎng)學(xué)生初步的獨立開展科研工作的能力和理論聯(lián)系實踐，解決實際問題的能力，同時，為后續(xù)課程以及將來的研究工作提供必要的基礎(chǔ)。此外，配合實驗課程的教學(xué)，學(xué)生應(yīng)理論聯(lián)系實際，理論指導(dǎo)實踐，通過規(guī)范

7、地完成一系列算法設(shè)計實驗進(jìn)一步鞏固所學(xué)的相關(guān)書本知識，在知識、能2.1.4 2.1.4 定點數(shù)表示1.2.31.2.3計算機(jī)軟件力、素質(zhì)上得到進(jìn)一步的提高三、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配教學(xué)課時分配廳P京下內(nèi)谷講課實驗其他合計代K弟一早緒論23尺N 弟早計算機(jī)中的信息表示方法316第三章運算方法和運算器4311第四章指令系統(tǒng)和尋址方式6210第五章控制器部件的組成及其設(shè) 計428第八章存儲器系統(tǒng)428第七章輸入輸出設(shè)備及輸入/輸出 系統(tǒng)226第八章匯編諦言的程序格式124第九章匯編諦言程序設(shè)計224第十章匯編諦言程序的開發(fā)與調(diào) 試22總復(fù)習(xí)結(jié)課復(fù)習(xí)22合計321648四、教學(xué)內(nèi)容第一章緒論計算機(jī)的定義、

8、特性與發(fā)展計算機(jī)系統(tǒng)組成計算機(jī)系統(tǒng)組成框圖計算機(jī)硬件1.2.4 軟件與硬件的邏輯等價性計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)80 x86 寄存器組與存儲器80 x86的寄存器80 x86存儲器尋址計算機(jī)的分類和應(yīng)用計算機(jī)分類計算機(jī)的應(yīng)用計算機(jī)的性能指標(biāo)教學(xué)重點和難點：（ 1）重點：計算機(jī)的組成與各部件的基本功能。（ 2）難點：8086 寄存器組織課程的考核要求：了解：數(shù)字計算機(jī)的特點與主要性能指標(biāo)；了解計算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用。理解：計算機(jī)的工作過程；計算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用。掌握：計算機(jī)的基本組成與各部件的基本功能，存儲程序工作方式，信息的數(shù)字化表示；計算機(jī)系統(tǒng)的組成與層次結(jié)構(gòu)：硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)；計算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)；應(yīng)用

9、：Tec-XP 教學(xué)機(jī)使用的介紹。復(fù)習(xí)思考題：見教材第二章 計算機(jī)中的信息表示方法數(shù)值數(shù)據(jù)表示方法數(shù)制與進(jìn)位計數(shù)法數(shù)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制的四則運算3.2 3.2 移位運算浮點數(shù)表示機(jī)器碼表示方法非數(shù)值數(shù)據(jù)的信息表示邏輯數(shù)據(jù)西文字符的表示字符串的表示漢字字符的表示多媒體信息的表示校驗碼教學(xué)重點和難點：（ 1）重點：進(jìn)位計數(shù)制，原碼、反碼、補(bǔ)碼的表示。（ 2）難點：補(bǔ)碼的運算。課程的考核要求：了解： 熟悉 ASCII 表的查找，了解漢字編碼的基礎(chǔ)知識。熟悉指令格式的 基本概念，了解常見的指令功能分類。理解： 字符的表示；數(shù)據(jù)的校驗。掌握： 1、掌握常用的進(jìn)位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換方法。2、掌握數(shù)的真值、原碼、補(bǔ)碼

10、的表示方法及其轉(zhuǎn)換，了解反碼表示方法。3、掌握定點數(shù)、浮點數(shù)的表示方法，能根據(jù)給定格式寫出典型值。應(yīng)用： Tec-XP 教學(xué)機(jī)脫機(jī)運算的實驗。復(fù)習(xí)思考題：見教材第三章 運算方法和運算器定點加減運算補(bǔ)碼加減法運算溢出判斷3.3 定點乘法運算原碼一位乘原碼兩位乘補(bǔ)碼一位乘陳列乘法定點除法運算原碼一位除補(bǔ)碼一位除陳列除法定點運算器的組成運算器的組成部件半加器與加法器串行進(jìn)位與并行進(jìn)位并行加法器進(jìn)位鏈定點運算器的三種結(jié)構(gòu)浮點運算浮點加減運算浮點乘法運算浮點除法運算浮點運算的流水線運算器的發(fā)展ALU的發(fā)展浮點運算器的發(fā)展教學(xué)重點和難點：1）重點：定點數(shù)和浮點數(shù)的運算方法。2）難點：運算器的組成。課程的考

11、核要求：4.5 80 x864.5 80 x86指令系統(tǒng)了解： 定點運算和浮點運算器的發(fā)展。理解： 全加器的邏輯式和結(jié)構(gòu)、并行全加器及其進(jìn)位鏈結(jié)構(gòu)。掌握算術(shù)邏輯運算部件的功能。掌握：補(bǔ)碼定點加減運算、移位操作，了解浮點加減運算。掌握無符號一位乘法和一位除法，了解無符號一位乘法的邏輯實現(xiàn)。應(yīng)用：運算器的實驗。復(fù)習(xí)思考題：見教材第四章 指令系統(tǒng)和尋址方式指令系統(tǒng)的基本概念指令系統(tǒng)及計算機(jī)語言對指令系統(tǒng)的性能要求指令格式指令格式及指令字長度操作碼地址碼指令助記符與機(jī)器指令代碼指令格式舉例尋址方式指令尋址方式操作數(shù)尋址方式80 x86尋址方式指令的分類與操作數(shù)的類型指令類型操作數(shù)類型舉例CISC與RI

12、SC指令系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送指令算數(shù)運算類指令邏輯運算指令字符串處理指令程序控制類指令輸入輸出類指令系統(tǒng)控制類指令與其它指令教學(xué)重點和難點：1）重點：尋址方式和指令系統(tǒng)2）難點：8086 指令系統(tǒng)課程的考核要求：了解：計算機(jī)系統(tǒng)及其語言發(fā)展。理解：各種指令的使用情況。掌握：8086/8088CPU 的寄存器、主存儲器、堆棧結(jié)構(gòu)。掌握8086/8088 指令系統(tǒng)尋址方式。熟悉8086/8088 指令類型。應(yīng)用：匯編語言的初步上機(jī)實用。復(fù)習(xí)思考題：見教材第五章 控制器部件的組成及其設(shè)計控制器的功能、組成與指令的執(zhí)行控制器部件的功能及基本組成指令的執(zhí)行步驟指令周期的基本概念指令周期舉例時序產(chǎn)生器和控制方式時

13、序產(chǎn)生器控制方式微程序控制器的組成與設(shè)計微程序控制器的基本組成和工作原理微程序設(shè)計技術(shù)微指令的格式微指令操作碼與地址碼的編譯方法硬連線控制器的組成與設(shè)計硬連線控制器的基本組成和工作原理硬連線控制器設(shè)計步驟典型CPU舉例指令流水與并行技術(shù)指令流水的基本概念RISC計算機(jī)的指令系統(tǒng)和流水線并行處理技術(shù)教學(xué)重點和難點：（ 1）重點：控制器的組成，CPU 的工作原理。（ 2）難點：CPU 的工作原理。課程的考核要求：了解： 微程序控制的概念，了解微指令的編碼方式和微程序的順序控制方式，了解微指令的格式。理解： 指令的執(zhí)行過程及其時序控制方法。模型機(jī)的基本組成、數(shù)據(jù)通路及其數(shù)據(jù)傳送。掌握：控制器的功能，

14、掌握微命令的基本形式。模型機(jī)的指令系統(tǒng)、指令流程及其時序控制方式。應(yīng)用：控制器的實驗。復(fù)習(xí)思考題：見教材第六章 存儲器系統(tǒng)6.6.1 6.6.1 雙端口存儲器存儲器概述存儲器分類存儲器系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)存儲器的分級結(jié)構(gòu)主存儲器主存儲器概述動態(tài)存儲器的存儲原理和讀寫CPU的連接CPU的連接存儲器的設(shè)計外存儲器外存儲器概述磁盤與磁盤陣列光盤設(shè)備與技術(shù)優(yōu)盤設(shè)備與技術(shù)高速緩沖存儲器Cache的工作原理Cache與主存的地址映射Cache替換算法及其實現(xiàn)Cache的一致性問題Cache結(jié)構(gòu)舉例虛擬存儲器虛擬存儲器的概念與功能虛擬存儲器的基本管理方法虛擬存儲器的替換算法存儲保護(hù)并行存儲器6.6.2 多模塊交叉

15、存儲器教學(xué)重點和難點：（1）重點：主存儲器的組織（含邏輯設(shè)計）；主存儲器與CPU的連接（地址復(fù)用、通路寬度）；存儲容量；存取周期；讀寫時間。（ 2）難點：主存儲器的組織（含邏輯設(shè)計）；三級存儲體系，cache 存儲器系統(tǒng)的工作原理。課程的考核要求：了解：三級存儲體系結(jié)構(gòu)中各級存儲器的功能、存取方式和類型。SRAM和DRAM 的存儲原則、特點、選用原則。理解： 半導(dǎo)體存儲器的工作原理和時序概念。cache 的工作原理和虛擬存儲器的工作原理。提高存儲子系統(tǒng)性能常用的一些方法。掌握： 主存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)。主存儲器的邏輯設(shè)計，熟悉主存與CPU之間的連接。應(yīng)用：Tec-XP 存儲器實驗。復(fù)習(xí)思考題：

16、見教材第七章 輸入輸出設(shè)備及輸入/輸出系統(tǒng)輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備概述輸入輸出設(shè)備的分類與特點輸入設(shè)備鍵盤的分類與工作原理鼠標(biāo)的分類與工作原理輸出設(shè)備打印機(jī)的分類與工作原理顯示器的分類與工作原理輸入輸出系統(tǒng)概述計算機(jī)總線系統(tǒng)總線的概念和結(jié)構(gòu)總線的連接總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)總線仲裁和數(shù)據(jù)傳輸控制總線標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出接口接口的基本概念與基本功能接口的分類串行口舉例輸入輸出方式程序查詢方式程序中斷方式DMA 方式通道方式外圍處理機(jī)方式教學(xué)重點和難點：（ 1）重點：外部設(shè)備的分類與功能；鍵盤；打印機(jī)；顯示器接口的功能；（ 2）難點：程序查詢方式；程序中斷方式；DMA 方式；總線的組成；總線的時序。課程的考核要求：

17、了解： 鍵盤軟件掃描方法、點陣成像原理、屏幕顯示與顯示緩存之間的對應(yīng)關(guān)系，磁盤中的組織方法與相應(yīng)的尋址信息。理解：系統(tǒng)總線的功能和I/O 接口的功能。系統(tǒng)總線分類和I/O 接口分類。掌握：直接程序控制方式；掌握中斷方式（定義、特點、應(yīng)用、中斷接口、中斷過程、向量中斷方式）、DMA 方式（定義、特點、應(yīng)用、DMA 過程）。應(yīng)用： I/O 設(shè)備的工作原理。復(fù)習(xí)思考題：見教材第八章 匯編語言的程序設(shè)計格式匯編程序功能偽操作段定義偽操作程序開始和結(jié)束偽操作數(shù)據(jù)定義及存儲器分配偽操作表達(dá)式賦值偽操作地址計數(shù)器與對準(zhǔn)偽操作基數(shù)控制偽操作匯編語言程序格式名字項操作項操作數(shù)項注釋項教學(xué)重點和難點：（ 1）重點

18、：匯編語言的格式；（ 2）難點：偽指令；運算符和表達(dá)式。課程的考核要求：了解：匯編語言偽指令；理解：程序的編輯、匯編、鏈接與運行。掌握：匯編語言程序中符號、數(shù)據(jù)、段結(jié)構(gòu)和過程的定義方法。匯編語言程序中段寄存器的各種加載方法。匯編語言中各種偽指令的運用。應(yīng)用： 熟悉匯編語言程序中使用的各種運算符；對常用的運算符（如OFFSET、TYPE PTRR等應(yīng)會正確使用。復(fù)習(xí)思考題：見教材第九章 匯編語言程序設(shè)計循環(huán)程序設(shè)計循環(huán)程序的結(jié)構(gòu)形式循環(huán)程序設(shè)計方法多重循環(huán)程序設(shè)計分支程序設(shè)計分支程序的結(jié)構(gòu)形式分支程序設(shè)計方法教學(xué)重點和難點：1）重點：匯編語言程序結(jié)構(gòu)；分支與循環(huán)程序設(shè)計；2）難點：子程序設(shè)計。課

19、程的考核要求：了解：宏指令的定義和使用。理解：數(shù)值運算、串操作運算和代碼轉(zhuǎn)換中程序設(shè)計實例。掌握：無條件無條件轉(zhuǎn)移指令、條件轉(zhuǎn)移指令、循環(huán)控制指令、子程序的調(diào)用和返回指令的格式與使用。順序、 分支、 循環(huán)和子程序結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計方法與技術(shù)。應(yīng)用： 順序程序設(shè)計；分支程序；循環(huán)程序設(shè)計。復(fù)習(xí)思考題：見教材第十章 匯編語言程序的開發(fā)與調(diào)試子程序的設(shè)計方法過程定義偽操作子程序的調(diào)用與返回子程序中寄存器的保存與恢復(fù)子程序的參數(shù)傳送子程序的嵌套子程序舉例 教學(xué)重點和難點：（ 1）重點：匯編語言上機(jī)實驗過程（編輯、匯編、鏈接、執(zhí)行、調(diào)試等過程）。（ 2）難點：調(diào)試。課程的考核要求：了解： 匯編語言設(shè)計過程。

20、理解：匯編語言程序的開發(fā)過程。掌握：匯編語言的開發(fā)環(huán)境和運行調(diào)試過程。應(yīng)用：匯編語言程序設(shè)計。復(fù)習(xí)思考題：見教材五、考核方式、成績評定（一）考核方式本課程的考核分為平時考核及期末考核兩種形式。本課程平時成績占30%，期末考試成績占70%。平時成績的分配比例為：上課出勤占5%，課后作業(yè)占5%，上機(jī)操作實踐等成績占20%。期中考試：由任課教師決定是否安排期中考試，主要用于檢查教學(xué)情況。期末考核采用閉卷形式，考試時間：120 分鐘。最后成績計算辦法：期終考試成績70%+平時成績30%。試題內(nèi)容要注重知識應(yīng)用能力和解決問題能力的考核上，而知識點的記憶和理解要服務(wù)于學(xué)生能力的提高和鞏固。（二）考試命題：課程考試的命題內(nèi)容要從大綱的要求出發(fā)，圍繞本課程的教學(xué)內(nèi)容、知識點和教學(xué)要求，著重從知識、能力、素質(zhì)三個方面對學(xué)生進(jìn)行全面的考核，重點考核學(xué)生運用知識解決問題的能力，同時考察學(xué)生的綜合素質(zhì)。考核范圍為除了最后一周教學(xué)的內(nèi)容外，其他大綱確定的知識點都在考試范圍之內(nèi)。試卷中不少于85%的內(nèi)容應(yīng)來自課程重點內(nèi)