计算机组成原理精品课程培训心得体会（精选11篇）
王庆荣，兰州交通大学，甘肃分中心
感谢教育部举办全国高校教师《计算机组成原理》课程的网络培训，给我们这些讲计算机组成原理的教师提供了一个学习、进修、交流的机会，领略了国家级名师的风采，聆听了国家级名师的授课，拓宽了视野，受益匪浅。从哈工大的《计算机组成原理》国家级精品课程中学到了很多东西，从唐朔飞老师一丝不苟的教学态度中也得到了很多启迪。
在唐教授和向琳老师的讲授中，对《计算机组成原理》及实验课的教学中教学理念和教学内容、方法给予了充分的讲解与剖析。建立学员对该精品课程的深入、全面理解，了解精品课程的建设思路、理念及经验。对教学过程中的难、重点进行深度剖析，明确解决思路；通过相对细致的案例分析和现场示范课形式，使学员掌握实际教学要点。这次学习心得体会总结如下：
1．同一名称的课程，不同的学校，不同的培养目标，不同的学生基础，在课程的深度和广度上应该不同。我任教的学校是兰州交通大学，学生计算机基础知识偏差，在组成课教学中，本着讲基本、抓重点的原则，首先讲清楚最基本、最重要的内容。如果一开始学生就感觉很难，听不懂，那就很难调动学生学习该课程的积极性。所以要将难的东西讲简单、讲通俗，再配合一两个例子，讲清楚这部分内容的实际应用，能用它来干什么。
2．作为青年教师必须保证优质的教学质量，教师本身必须对本课程的基本内容非常熟悉，并能融会贯通，同时对该门课程的相关课程也要熟悉。提高教师素质对任何一所学校而言, 都是一个较难实行的问题。精品课程的建设，数字化网络资源的利用为提高教师素质提供了一个有效载体。教学资源的共享，使传统意义上的传、帮、带的模式，吸收了全新的血液。使青年教师有机会接触到名师大师教学的特色，为培养青年教师开辟了一个新模式，大大缩短了青年教师培训、提高的时间。在自身主观上，应该认识到丰富的知识是提高教学质量的前提，只有把教学内容为同学们很好吸收消化之后，才能达到提高教学质量的目的。分析组成教材，教师要根据自己学校的专业特点及个人的特长对教材认真研究，吃透内容，结合自己学生的特点进行取舍、增删。并且将教学内容利用讲稿的形式体现出来，因为讲稿不同于教材，在内容上要有重点、难点，要体现一个思路。
3．采用多媒体教学手段，配合板书讲授，教师要注意形象，上课要仪表大方，穿着整洁，讲话要干净利落，用词准确，内容上重难点突出，知识传递要贯穿一条主线，以便学生加深理解和记忆，也有利于培养学生兴趣。该课程通过对计算机组成原理的分析、讲解和配套实验，培养学生计算机硬件的系统级认知能力。总体上讲，课程内容理论性强、很抽象，学生学习还是有一定的困难，实验课的安排，是学生能动手去做，促进对课堂内容的理解。
4．设置疑点，提出悬念，激发学生主动探求答案。多年来“填鸭式”的教学，使学生已经习惯了上课时只听不想的思维习惯，习惯于死记硬背，不会引申、触类旁通，更谈不上创新意识了，所以在大学一定要改变教学方法，重点放在引导学生自己去思考，自己学习，自己理解的能力。就像唐老师所讲的，在教学过程中，多提问、留悬念，激发学生自主学习的能力。
5．根据教学进度和学时，合理选择书上习题，以达到进一步加深理解课堂讲授的内容。每一章讲授结束，收一次作业，给出成绩，并作一次集体答疑，讲解作业中的共性问题。作业成绩记入总成绩内。作为老师要敬业，大学教师这个职业是个“良心活”，付出的越多，学生收获就越大。老师要认真批改作业，登记成绩，如唐老师所讲，冲着老师这样认真仔细的批改，他也会相应认真做作业、认真听讲。“老师一句鼓励的话，学生也许会受益一生”。
6．考题设计的指导思想是注重能力的考核，而不是记忆的考核。现在我们学校有一个很不好的风气，就是考试前给学生划重点，学生只按重点复习。其实平时老师讲的多的地方、强调的地方就是重点，而考试只是重点中的一部分。学生养成这种习惯，平时听讲注意力不集中，也不思考，左耳朵进右耳朵出，就等着最后老师划范围，好像是为了考试而学习。
7．实现优质教育资源共享。在各高校，教学资源的利用往往局限于自己所在院校的现有资源的利用上, 处于一种半封闭的状态，使学校的教育受到一定的局限与制约。然而精品课程建设，一方面要求教师打破传统教学的授课模式，尽可能去拓展利用一切教育资源；另一方面，要求开放精品课程网站，扩大对外影响，让更多的人可利用这种资源来学习，使教育资源得到共享。如果说前者是开发利用资源，那么后者则是校际间的共享，这种共享只有在精品课程建设框架下方可实现。
1 目前教学中存在的问题
计算机组成原理课程教学一直以理论教学为主，少量实验教学为辅。学生学习过程难度较大，教学效果不理想，目前教学中存在的问题主要表现在以下几个方面。
1.1 教材内容陈旧，缺乏好的教材和课件
当前许多教材的内容已远远落后于计算机体系结构的发展，教学内容的直接应用目标不清晰，学生难以理解课程的直接应用价值。许多教材理论性较强，内容陈旧且知识覆盖面窄，缺乏与前沿技术的结合，教材中的知识点多且杂，学生对课程不感兴趣。另外多数随教材配套课件都是教材内容的简单罗列，内容空洞，对重要及抽象知识点的理解帮助不大，缺乏使用价值，很难激发学生的学习热情。
1.2 教学方法及教学手段落后
教师过分依赖多媒体课件，教学过程中缺乏必要的推理分析，仍然采用长期以来“灌输式”的教学方法，没有充分调动学生的主观能动性，忽略了学生的主体地位。多数教师在教学中缺少理论与实践相结合的具体内容，授课枯燥，内容抽象。
1.3 实践性环节薄弱
实验条件落后，实验内容与讲授内容不匹配，课程实验多以验证型实验为主，知识点的讲授缺乏有效载体，学生学习难度大；实践课成绩评定方式单一，缺少科学性；学生实际动手能力和创新能力的培养和训练不足，不能突出学校的人才培养目标和教学特色。
1.4 部分授课教师本身缺乏计算机硬件方面的设计和工程经历，对课程知识点和精髓的理解深度不够
2 课程教学改革新思路
2.1 教学内容的改革思路
课程教学内容的选择是关键，教材只是一个教学内容的框架，讲授课程不能没有取舍而照本宣科，对于教材中较陈旧的内容要大胆地舍去，新的内容有选择地溶入到课堂，但也不能为了突出所谓的先进和新颖，把层出不穷的新技术不加选择地加入教学内容。如随着计算机流水技术的不断发展变化，计算机的指令周期、机器周期和时钟周期的概念也在发展变化，过去强调一个指令周期由若干个机器周期构成，一个机器周期又包含若干个时钟周期，而现在随着标量或超标量流水线的出现，一个时钟周期就可能执行一条指令甚至是多条指令。C P U的结构除了引入多级Cache外，还引入了多核结构，这就使得相应的教材内容要进行变化，就要求教师在讲解这些内容时要加入标量、超标量及多核结构的内容，来系统讲解这几个周期之间的关系。总之教师应该按照学校的总体办学要求、人才培养的目标、具备的教学条件、学生的实际水平和教师的具体情况，在保证完成教学大纲基本要求的前提下，做出合理的选择，突出自己的教学特色。依据计算机组成原理教学大纲，要把最基本的内容讲精、讲透。针对某1本教材，如唐朔飞老师的《计算机组成原理》，有的教学内容可以让学生自学，独立思考，完成教师提出的问题；有的教学内容必须精讲精练，而且要做一定的习题量，完成知识点的掌握。也就是以一本教材为主线，针对某个知识点有取舍地加入其他教材内容。另外，要把握好不同课程之间的衔接，在开设计算机组成原理课程之前，一定要先学习它的先导课程，如计算机组装与维护、数字逻辑电路、汇编语言等。同时要根据学校不同的办学目标和办学性质，针对不同的教学对象，可以把教学内容实施方案分为科学型、工程型、应用型，不同的教学对象选择不同的内容实施方案，具体的实施方案建议查看参考文献1的内容。
在完善课堂教学内容的同时还要加强实践教学的改革，提高课程的实际教学效果。实践教学要为教学目标服务，要与理论课程教学内容相结合，体现课程的特点，体现课程的内容要求。针对计算机组成原理这门课程，笔者认为主要应做好课程设计和课程实验。课程实验要分为课内实验和独立实验2种，课内实验主要指在理论课内含有的实验，主要用来使学生更好地掌握理论课上所讲的内容；独立实验是与理论课程内容相对应，其独立性较强、复杂度更高。实验要紧密结合课堂理论教学内容，着眼于帮助学生加深理论教学内容的理解，培养学生实践操作能力及创新能力，设计一组难度适中的实验题目。课程实验设计要遵循以下原则：⑴目标性原则。紧紧围绕课程教学目标，注重实践能力的培养。⑵系统化原则。按照组成课程实验教学的各个分实验的地位、作用及相互之间的内在联系不，使各个分实验做到相互衔接、彼此关联，贯穿于课程学习的全过程。⑶规范化原则。要规范实验的内容、形式，制定出相应的考核标准和要求。
在完成课程实验的基础上要进一步完善课程设计，因为仅仅依靠课程实验的内容很难系统地培养学生综合运用所学知识的能力，课程设计可以激发学生学习知识的主动性和创造性，开设课程设计使学生不仅对学科技术及其发展有比较全面的认识，而且对一些新的领域或跨学科的知识以及各学科之间的联系有比较多的了解，能给学生一个整体的概念，有利于个性的培养和学科综合能力的提高。另外，通过课程设计可以较好的解决目前课程设置、教学实验内容和学时限制方面的所存在的诸多问题。
2.2 教学手段的改革思路
教学手段是制约教学质量、教学模式的重要因素，传统的教学手段是“粉笔+黑板”，书写黑板要占用很多课堂时间，学生不感兴趣且效率低下。目前大多高校教师都已能充分运用多媒体、网络等技术来改变传统教学的局限与不足，课件教学已经成为最主要的教学手段，但又出现了另外的极端，很多教师过分的依赖幻灯片，出现读课件的情况严重。由于采用课件使教学过程速度过快，学生没有思考时间跟不上教师的讲解。通过实践证明，采用“课件+黑板+网络”的教学手段，能得到较好的教学效果。授课的部分内容(如：例题、原理图、表、信号动态流向）在课件上出现，通过比较生动的画面，把原本只能通过抽象思维的计算机内部传递过程、控制状态传递等内容通过直观的方式展现出来，把抽象思维和直观观察紧密结合。理论推导等细节部分在黑板上给予适当补充，在细节推理过程中要给学生有充分的思考时间。给出一个新的内容后，马上要紧跟一个具体例子，加深学生对新的知识点的理解。另外要有效利用网络教学资源，充分发挥虚拟教室、远程教学、分布式教学等现代化教学技术的作用，最好建立网上课程教学系统，把教学课件、电子教案、习题、答疑等放在教学系统上进行，可以大大节约课堂时间，使学生的课余时间也得到了充分利用。组织教研室教师在网上进行作业批改，辅导答疑，可以大大提高工作效率。所以笔者认为使用课件教学的同时决不能完全摒弃黑板，要把课件、黑板、网络进行有机的结合可以得到较好的教学效果。
2.3 教学方法的改革思路
计算机组成原理课程的理论性较强，重点难点较多，内容抽象不易理解，教学过程主要是引导学生对知识点的深入理解，培养学生抽象思维能力和对基本知识掌握。教学过程中培养学生的兴趣是至关重要的，所以笔者主张在课堂教学中贯彻兴趣驱动和任务驱动的教学思想，激发学生的学习兴趣，建立以学生为主体的教学模式，充分发挥学生的自学能力和团队协作能力。教师在教学中应起组织、引导、答疑的作用，从知识的传授者、教学的组织领导者转变成为学习过程中的咨询者、指导者，充分调动学生学习的能动性，使学生变被动学习为主动学习。这个转变就要求教师要充分备好课，要把知识点在脑海里真正消化，把教学内容变成自己的语言，使学生感到这些知识是从教师大脑思维中自然流出的，使学生与教师在“教”与“学”的过程中达到同步，在教师的引导与启发下去积极思考问题。这不仅提高了学生的学习兴趣，更重要的是能培养他们发现问题、分析问题、解决问题的意识和能力。
2.4 考核方式的改革思路
计算机组成原理课的传统考核方式是通过1次期中或期末考试作为学生的学业成绩，缺乏过程管理，笔者通过近几年的教学过程已深深感觉到这一考核方式的弊端。此课程的考核应该建立多元化考核评价体系，要特别注重实验环节的考核方式，构建过程化的实验考核体系，实行平时成绩和实验环节成绩、竞赛成绩、兴趣小组活动成绩和期末考试成绩相结合的评价方式，以全面考核学生的学习效果和综合素质，防止死记硬背的机械化学习，对学生的学习起到良好的导向作用。
平时成绩：由任课教师根据学生平时作业，平时问答，课堂表现等进行评价。
实验环节成绩：在传统的实验课考核的基础上，加入随机检查的成绩评定方式。随机检查是当学生在实验时，对学生进行随机的提问，让其简述实验步骤及目的。学生的每个实验项目均必须有教师验收检查并给出成绩，最后把出勤情况、预习实验完成情况、实验操作过程、提问回答情况、实验报告等实验项目成绩综合后给出每个学生的实验环节成绩。
期末成绩：是全面综合的课程知识考试，教师组织试卷时应严格按照课程教学大纲要求进行，既要考查学生对基本理论、基础知识的掌握程度，更要检查学生创新思维、分析问题及解决问题的能力，试卷要有较大覆盖面，评卷要客观公正，实行流水评卷。多元化评定成绩可全面反映学生的实际能力，激发学生完成平时作业、回答提问的积极性，保持了学生掌握知识的连贯性和持续性。
3 结束语
计算机组成原理课程的教学改革需要长期的研究探索和实践，研究并实践一种有效的教学模式，对帮助学生从微观层面掌握本课程的知识单元，从宏观层面建立该课程知识体系，进而培养学生关于计算机硬件系统的认知能力、设计能力和创新能力，具有重要的作用。通过对目前此课程实际教学中存在的问题分析，分别从教学内容、教学手段、教学方法、考核方式等方面提出了一系列的解决方案和改革思路，这些改革思路在实际教学中取得了良好的教学效果。
摘要：计算机组成原理课程是计算机专业本科阶段极其重要的核心课程,内容多且难度大,在计算机专业课程体系中起着承上启下的作用。本文指出了目前课程教学中存在的问题,分别从教学内容、教学手段、教学方法、考核方式等方面提出了一系列的新思路,通过实践证明这些新思路在实际教学过程中是行之有效的。
关键词：计算机组成原理,课程教学,新思路
参考文献
[1]蒋宗礼.高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案[M].北京:高等教育出版社,2009
[2]计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范[M].北京:清华大学出版社,2009
[3]白中英.计算机组成原理[M].北京:中国科学出版社,2009
【关键词】计算机组成原理 课程体系 构建
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）09-0247-02
一、课程建设中存在的问题
近年来，多数高等院校计算机科学与技术专业都以必修课的形式开设了“计算机组成原理”这门课程。虽然各院校讲授的内容各不相同，但是他们对该课程的性质、地位、作用及重要性都有了一定的认识。由于“计算机组成原理”课程覆盖的专业较多，因此各校在进行教学时在一些问题上还存在不同的认识，其中的有些问题还需要进一步探索。
二、课程的地位及作用
“计算机组成原理”是系统介绍了计算机组成与系统结构的基本原理、基本设计与实现方法。通过本课程的学习使学生对计算机的组成与系统结构有较全面的认识，使学生从理论和实践上掌握计算机系统的设计与开发的方法，进而提高学生进行计算机应用系统设计开发的能力，培养学生的综合素质。因此，“计算机组成原理”课程在计算机科学与技术专业及相关专业中具有举足轻重的作用。
三、课程体系的构建
（一）课程概述
本课程主要从计算机的基本概念、基本组成结构分析着手，对计算机各个基本组成部件及控制单元的工作原理进行讨论，分析计算机系统的一般特点，使学生掌握有关软、硬件的基本知识，尤其是个基本组成部件有机连接构成整机系统的方法，为培养学生对计算机系统的分析、设计、开发和使用能力打下基础。
（二）课程性质
适用专业类：高等院校计算机科学与技术及相关专业
授课时数：54学时
实践时数：18学时
先修课程：数字逻辑、数据结构与算法、C++语言程序设计。
（三）课程内容
本课程对教学内容的要求分为3个层次，分别是：“掌握”、“理解”和“了解”。对于要求“掌握”和“理解”的内容，要做到概念清楚，原理明白，并具有分析和计算能力，有些内容还要求会应用。“掌握”比“理解”要求更高，有些知识必须熟记。对要求“了解”的内容应当知道基本概念和基本原理。“计算机组成原理”课程体系应由理论知识、实验两大部分组成。
1.理论知识
① 计算机系统概述 （4学时）。主要内容： 计算机系统软硬件的组成与层次结构、 计算机系统的设计技术与评价标准、 计算机的发展和应用。
②计算机的逻辑部件 （6学时）。主要内容：布尔代数的基础知识、 计算机中常用的组合逻辑电路、时序逻辑电路。
③数据表示、运算方法与运算部件 （10学时）。主要内容： 数字化信息编码、 计算机中数据的表示、转换和运算、 二进制乘法和除法运算、 浮点数的运算方法、 运算部件、 数据校验码。
④主存储器 （6学时）。主要内容： 主存储器概述、 读/写存储器、 非易失性半导体存储器。
⑤指令系统 （6学时）。主要内容： 指令格式与数据表示、 寻址方式、 指令类型与指令系统的兼容性、 RISC和CISC、 指令系统举例。
⑥中央处理部件 （6学时）。主要内容： 计算机的硬件系统、 控制器的组成、 微程序控制的工作原理、 流水线工作原理。
⑦存储器系统 （6学时）。主要内容： 存储器系统概述、 高速缓冲存储器、 虚拟存储器、 相联存储器和存储保护。
⑧输入输出系统 （6学时）。主要内容： 输入输出系统概述、 程序中断、 DMA输入输出方式、 通道控制方式、 总线结构、 外设接口。
⑨计算机系统结构 （4学时）。主要内容： 计算机系统概述、 多媒体计算机、超级流水线处理机和超长指令计算机、 计算机网络简述。
理论共54学时，3学分，成绩比例70%。
2.实验
通过做实验让学生加深对所学学科知识的理解和掌握，同时培养学生的动手能力和分析问题的能力，为后续课程的学习奠定基础。具体内容如下：①运算器实验（6学时）②存储器实验（4学时）③微程序控制器实验（2学时）④模型机组成与指令执行实验（4学时）⑤输入输出实验（2学时）。
共18学时，1学分，30%。
（四）课程的重点和难点
重点：掌握计算机的各个组成部件的工作原理。
难点：指令的执行和存储空间的扩充。
四、加强课程构建的具体设想及主要措施
（一）在教学环节中突出本课程的实践环节
“计算机组成原理”是计算机科学与技术类专业的一门重要专业基础课。本课程的学习将为学习“操作系统”、“微机原理”等后续课程和研制开发各种系统和应用软件打下扎实的理论和实践基础，因此可以将“计算机组成原理”课程的知识结构结合相应的实践环节来巩固并加深所需的知识点的理解。在教学过程中，即注重学生基础理论知识的掌握，也注重学生动手能力、设计能力的培养，使本课程在处理知识面的宽度和深度上，既满足作为基础课的要求又达能到课程突出实践环节的特色。
（二）教学方法的整改策略
实验教学分层次组织：以能力培养为宗旨，根据难度分为达到“实验设置基本要求”和“实验设置较高要求”的实验。教师根据学生情况分层次组织实验，既能掌握基础性实验，也能体验有一定难度的实验，使不同程度的学生都能从中受益，并提高学生的学习兴趣。
（三）教学手段的改进
“计算机组成原理”充分地利用了学校网络资源，将教学课件、教辅材料及习题集等资源上网，使学生方便地下载，了解本课程的教学安排、计划和要求、考试题型及考核方式，便于学生课下的复习自学、巩固知识点，并对学生课余主动学习提供了很大的方便。使用这样先进的教学手段，既提高了教学质量，又取得了良好的教学效果。
五、结束语
该课程体系是在分析和研究部分高等院校“计算机组成原理”课程教学实践基础上构建的，但是由于多数院校开设“计算机组成原理”课程授课的学生层次和研究方向、专业特色的不同，教学内容、教学方法、教学手段、实验环节等还处于探索阶段。因此其科学性、合理性和实用性有待实践的进一步检验和完善。
参考文献：
[1]《计算机组成与体系结构》，王诚等编著，北京：清华大学出版社，2003;
课 程 论 文
题
目 系
部 专
业 班
级 学生姓名 指导教师
计算机组成原理课程综述
计算机科学与技术 计算机科学与技术 11级计本（2）班
张向东
2013 年 5 月 27 日
计算机组成原理课程论文
内容摘要：
论文主要论述冯-诺依曼型计算机的基本组成结构器件与其控制单元的构建方法，一台计算机的核心是中央处理器，中央处理器的核心就是他的控制单元，控制单元相对于计算机而言类似于人的大脑，人体的各种行为取决于大脑的指令控制，计算机的各种操作方式取决于控制单元的指令，控制单元直接影响着指令系统，它的格式不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到系统软件，影响机器的适用范围。
关键词：冯诺依曼型计算机的组成，中央处理器，控制单元，指令系统，微指令
一、计算机组成原理课程综述：
本课程的教学采用从整体入手，层层深入细化的方法详细的阐述了计算机的组成以及各部件的工作原理和工作方式，先是介绍计算机的基本组成，发展和展望。后面分阶段详述了存储器，输入输出系统，通信总线，中央处理器的特性结构和功能，包括计算机的基本运算，指令系统和中断系统，并专门介绍了控制单元的功能和设计思路和实现措施。
二、课程主要内容和基本原理：
（一）计算机系统的硬件结构：
计算机的系统包括系统总线、存储器和输入输出系统 1.总线：
总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。2.存储器：
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器，计算机才有记忆功能，才能保证正常工作。按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）,也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或光盘等，能长期保存信息。内存指主板上的存储部件，用来存放当前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存放程序和数据，关闭电源或断电，数据会丢失。
存储器的主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。
存储器是具有“记忆”功能的设备，它采用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符，例如英文字母、运算符号等，也要转换成二进制代码才能存储和操作。3.I/O系统：
I/O系统是操作系统的一个重要的组成部分，负责管理系统中所有的外部设备。计算机外部设备。在计算机系统中除CPU和内存储外所有的设备和装置称为计算机外部设备（外围设备、I/O设备）。I/O设备：用来向计算机输入和输出信息的设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。
I/O设备与主机交换信息有三种控制方式：程序查询方式，程序中断方式，DMA方式。
（二）中央处理器
1.计算机的运算方法：
计算机的内部形式为0和1组成的各种编码参与各类数据的运算，这里详细的解读了计算机在自动解题过程中数据的加工处理流程。在计算机中参与运算的数分为有符号数和无符号数两种，相关的有数的定点表示和浮点表示以及定点浮点的相关运算。2.指令系统：
指令系统是计算机硬件的语言系统，也叫机器语言，它是软件和硬件的主要界面，从系统结构的角度看，它是系统程序员看到的计算机的主要属性。因此指令系统表征了计算机的基本功能决定了机器所要求的能力，也决定了指令的格式和机器的结构。对不同的计算机在设计指令系统时，应对指令格式、类型及操作功能给予应有的重视。
计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。一般均包含算术运算型、逻辑运算型、数据传送型、判定和控制型、输入和输出型等指令。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围。根据指令内容确定操作数地址的过程称为寻址。一般的寻址方式有立即寻址，直接寻址，间接寻址，寄存器寻址，相对寻址等。
一条指令实际上包括两种信息即操作码和地址码。操作码用来表示该指令所要完成的操作（如加、减、乘、除、数据传送等），其长度取决于指令系统中的指令条数。地址码用来描述该指令的操作对象，它或者直接给出操作数，或者指出操作数的存储器地址或寄存器地址（即寄存器名）。3.运算器：
计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）。
运算器由：算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元（ALU）的基本功能为加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等操作。计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器；处理后的结果数据通常送回存储器，或暂时寄存在运算器中。与运算器共同组成了CPU的核心部分。
（三）控制单元：
控制单元负责程序的流程管理。正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR、指令译码器ID和操作控制器0C三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。1.微指令
在微程序控制的计算机中，将由同时发出的控制信号所执行的一组微操作称为微指令。所以微指令就是把同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成的。将一条指令分成若干条微指令，按次序执行就可以实现指令的功能。若干条微指令可以构成一个微程序，而一个微程序就对应了一条机器指令。因此，一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。简言之，一条机器指令所完成的操作分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。微指令的编译方法是决定微指令格式的主要因素。
三、心得体会：
学习了这门课程后，我加深了对计算机的组成原理的理解，对计算机的构建也有更深层次的体会，使我以前对于计算机的好奇心得到了充分的满足，对于计算机的迷茫也得到了解决，并且使我对计算机的兴趣更加浓厚了，我有信心和兴趣对计算机进行更深入的探索。计算机的每一次发展，都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动，每一次创新都给人类带来了巨大的进步，计算机的发展一直都代表着人类最高科技的进程。所以我们要时刻保持着自己的求知欲，只有永不倦怠的学习才会不被社会淘汰，才会在计算机领域内有所作为。当然我也十分期待未来的计算机带给人们更大的惊喜和进步。
四、结语：
自从1945年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，CPU的速度越来越快，体积越来越小，价格越来越低。微型计算机走进千家万户也成为了现实，然而这并不是终点，还有着更多的难题等待着我们去突破去研究，越来越多的专家认识到，在传统计算机的基础上大幅度提高计算机的性能必将遇到难以逾越的障碍，从基本原理上寻找计算机发展的突破口才是正确的道路。近年来很多专家探讨利用生物芯片、神经网络芯片等来实现计算机发展的突破，但也有很多专家把目光投向了最基本的物理原理上，因为过去几百年，物理学原理的应用导致了一系列应用技术的革命，他们认为未来光子、量子和分子计算机为代表的新技术将推动新一轮超级计算技术革命。
五．参考文献：
《计算机组成原理》 唐朔飞 高等教育出版社
院
课程设计指导书
系（部）
计算机科学与技术
专
业
计算机科学与技术
2010年12 月 10 日
课程名称：计算机组成原理 课程编号：7020130610 主 笔 人：钟旭 主 审 人：
一、课程设计的目的
通过该课程设计的学习，总结计算机组成原理课程的学习内容，利用TDN-CM+教学实验系统提供的软硬件操作平台掌握层次化设计方法、运用计算机原理知识，设计并实现一台完整的计算机，从而巩固课堂知识、深化学习内容、完成教学大纲要求，学好计算机科学与技术专业的专业基础课。
二、课程设计的题目 1.基本模型机设计与实现；
2.带移位运算的模型机的设计与实现； 3.复杂模型机的设计与实现。
三、设计内容（主要技术关键的分析、解决思路和方案比较等）
利用所学过的理论知识，特别是微程序设计的思想，写出要设计的指令系统的微程序。设计环境为TDN－CM＋计算机组成原理教学实验系统，微机，虚拟软件。将所设计的微程序在此环境中进行调试，并给出测试思路和具体程序段。最后撰写出符合要求的课程设计说明书、完成答辩。1.基本模型机设计与实现
指令系统至少要包括六条不同类型指令：如一条输入指令，一条减法指令，一条加法指令，一条存数指令，一条输出指令和一条无条件转移指令。2.带移位运算的模型机的设计与实现
在基本模型机的基础上增加左、右循环和左、右带进位循环四条指令
3.设计不少于10条指令的指令系统。其中，包含算术逻辑指令，访问内存指令，程序控制指令，输入输出指令，停机指令。重点是要包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式。
以上数据字长为8位，采用定点补码表示。指令字长为8的整数倍。微指令字长为24位。
四、设计步骤
1、确定设计目标
确定所设计计算机的功能和用途。
2、确定指令系统
确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。
3、总体结构与数据通路
总体结构设计包括确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。在此基础上，就可以拟出各种信息传输路径，以及实现这些传输所需要的微命令。综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，确定采用何种方案的内总线及外总线。数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计算机的结构也就不一样。
4、设计指令执行流程
数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需考虑哪些微操作可以安排在同一条微指令中，哪些微操作不能安排在同一条微指令中。
5、确定微程序地址
根据后续微地址的形成方法，确定每个微程序地址及分支转移地址。
6、微指令代码化
根据微指令格式，将微程序流程中的所有微指令代码化，转化成相应的二进制代码写入到控制存储器中的相应单元中。
7、组装、调试
在总调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有各功能模块工作正常后，才能保证整机的正常运行。
当所有功能模块都调试正常后，进入总调试。连接所有模块，用单步微指令方式执行机器指令的微程序流程图，当全部微程序流程图检查完后，若运行结果正确，则在内存中装入一段机器指令，进行其他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。
五、设计说明书要求
课程设计说明书按学校统一格式撰写和装订。课程设计报告要求打印,其中的数据通路框图、微程序流程图、实验接线图用VISIO等工具软件绘制或用铅笔工工整整绘制。
（1）封面（包括：题目、所在系、班级、学号、指导教师及时间等项，可到教务处网页上下载）（2）任务书（3）目录
目录要层次清晰，要给出标题及页次，目录的最后一项是无序号的“参考文献”。（4）正文
正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求计算正确，论述清楚，文字简练通顺，插图清晰，书写整洁。文中图、表及公式应规范地绘制和书写。
正文是实践设计报告的主体，具体由以下几部分组成：
1）课程设计题目；
2）课程设计使用的实验设备；
3）课程设计步骤（包括确定所设计计算机的功能和用途、指令系统、总体结构与数据通路、设计指令执行流程、确定微程序地址、微指令代码化、组装、调试。）
4）课程设计总结（包括自己的收获与体会；遇到的问题和解决的方法等）；
（5）附录
附录1：数据通路图 附录2：微程序流程图 附录3：实验接线图 附录4：实验程序及微程序
附录5：参考文献（资料）(格式规范参照长沙学院毕业设计(论文)撰写规范)
六、设计进度安排 时间：
15、16周 讲授：2课时 答疑及设计：26课时 上机调试：8课时 答辩：6课时
七、考核标准
课程设计的成绩分为：优秀：、良好、中等、及格、不及格五个等级。
一.题目：计算机组成原理课程涉及到计算机多方面的基础知识，从冯诺依曼计算机体系结构开始，计算机被划分为多个组成部分且经历了四个时代的发展，计算机中的信息表示，存储器层次结构，指令系统，中央处理器等作为计算机的重要组成部分，不断更新换代，促进计算机的发展。请按照要求回答下述问题。二.具体要求：
（1）冯诺依曼计算机结构被认为是现代计算机结构的经典模型，简述冯诺依曼计算机体系结构的模型，并请分析冯诺依曼机主机主要特点；
（2）计算机中信息都是以二进制形式进行存储，进制的转换在计算机操作中发挥了极为重要的作用，请回答十进制数-39.25的二进制，八进制，十六进制表示为多少?-39的补码表示是什么？（写出具体步骤）
（3）按照计算机存储器的基本原理，请分析下列问题：某8位微型机地址码为18位，若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：
1>.该机所允许的最大主存空间是多少？
2>.若每个模块板为32K×8位，共需几个模块板？ 3>.每个模块板内共有几片RAM芯片？ 4>.共有多少片RAM？ 5>.CPU如何选择各模块板？
（4）在计算机存储器系统中，三级存储器系统中各级存储器特点与用途，分哪两个层次？简述半导体存储器RAM与ROM特点与用途，以及动态RAM与静态RAM特点与用途，DRAM刷新方式与主要优点。
（5）根据指令系统的基本知识，简述RISC主要特点与CISC相比较RISC主要优点。（6）分析与中断方式比较MDA方式主要特点是什么。（7）撰写课程设计报告和总结。
三.课程设计报告要求：
1.所有的课程设计报告，均要有封面，包括：课题名称、班级、学号、学生姓名、成绩和指导教师；
2.给出自己的理论分析过程； 3.给出实际分析过程和结果获得的步骤； 4.给出题干中概念的详细理论解释；
5.给出结束语：说明完成课程设计的情况，心得体会；课程设计报告的电子文档在上课期间进行检查；书面文档在指定的时间内上交。四.评分细则 总计：100分 成绩评定细则：
1.正确性：每个问题是否回答正确，分析是否合理（15分）2.功能的完备性：是否详细完成了所有题干概念的分析（15分）
3.课程设计报告中的分析过程是否清晰，课程设计报告中总结的深刻程度（15分）4.独立完成情况(35分）
计算机组成原理课程是计算机专业学生的一门专业必修课, 是计算机专业硬件课程教学链中的重要环节。该课程比较全面地介绍了计算机硬件系统的工作原理和组成结构。通过学习该课程, 学生可以对计算机的内部结构和工作原理有一个完整的认识, 为学习后续课程打下基础, 同时也为计算机系统软件的设计和从事计算机维护管理工作打下基础。
但计算机组成原理课程理论性强、概念抽象、内容多、难度大, 多数学生对该门课程学习畏难、学不入门、学习效率低、感性认识差, 给学生后续专业课程的学习带来了诸多的困难。对于这样的课程, 我们必须系统考虑教学的各个环节, 进行教学改革。
2、教学改革
2.1 教学内容的改革
通过制定教学大纲, 实现对教学内容的精选、重组和更新。以专业的人才培养目标为依据, 根据学科发展, 在大纲中明确课程的教学目的、要求和教学内容的深度与广度, 科学的进行学时分配和进度安排 (包括理论和实践教学的时数比例) , 根据课程性质与特点, 明确能力的要求及培养措施, 阐明本课程与相关课程的联系, 大纲中要重视教学的严谨性与系统性, 更要突出基础的厚重性, 与实践结合的实用性和有时代特点的先进性。
根据制定的教学大纲选用新版的、内容较丰富的教材, 要对教学内容进行精选, 注意把体现当代科学技术发展特征的、多学科知识交叉与渗透的趋势和动向反映到教学内容中来。随着计算机技术迅速发展, 新概念、新技术、新理论、新发现不断出现, 如何在有限的教学时间内, 讲清基本知识, 将新的知识融入教学中去, 使学生能够掌握基本原理并能够解决在学习过程中所遇到的新问题, 以增强学生的学习兴趣, 使他们感到学有所用, 这是计算机组成原理课程教学改革的关键。
2.2 教学方法和教学手段的改革
现在的教育已经由单一化向多样化转变, 课堂教学不再局限于有形的教室中, 教学活动的空间和时间得到了扩展。
1) 教学方法的改革
教学方法的改革是提高教学质量的必要条件。改革教学方法的重点是改革过去单纯灌输的教学方法, 实施启发式、讨论式、研究式、自主式等教学方法。尤其是“三五”教学法和精讲多练的教学方法。
(1) “三五”教学法
在理论性较强的课程教学过程中, 采用学导式教学, 主要抓三个环节课前预习、课堂启发讲授、课后多看多做;在实践教学过程中, 主要抓好五个环节, 即预习准备、讲解分析、实验操作、分析讨论、讲评总结。
(2) 精讲多练的教学方法, 通过一题多解和分析, 加深学生对基本概念和基本理论的理解, 起到举一反三、触类旁通的作用, 有助于学生在以后的课程设计中结合实际进行具体应用。
(3) 教学方法的灵活运用
计算机组成原理课程理论性强, 概念多、抽象, 为了使学生对所学知识有更好的理解, 就要灵活运用各种教学方法以调动学生的学习兴趣和主动性, 例如在讲解DMAC时, 利用启发式教学法, 在教学过程中老师可根据当前所讲的内容与以前介绍C P U、中断控制器内容的关联性引出问题, 调动学生思考, 学生参与进来进行归纳和总结, 提炼出DMAC的功能;现在的外部存储器各种各样, 有记忆棒、D F卡、C F卡、T F卡、U盘、光盘、磁盘等等, 在讲解外部存储器时, 学生分组讨论, 通过上网等手段自主查阅学习资料, 研究学习内容, 从外观、容量、特性、原理等方面分别介绍自己所了解的外部存储器, 最后归纳总结一个完整的存储器系统, 同时也使新的存储技术在学生面前得以展现。
2) 教学手段的改革
计算机组成原理课程的教学需将过去的“满堂灌”的教学方式改为“学导式”教学, 创造一个在教师指导下的学生自主式学习的环境, 实现从“以教师为中心”到“以学生为中心”的转变, 由“以传授知识为主”转变为“传授知识、培养能力与素质教育的有机结合”。确定“以教学为中心、以课程为主导、以学生为根本”的思想, “课堂讲授式向协同式学习转变。充分利用多媒体教学和网络教学, 提高讲课效率。主要从以下几个方面进行教学手段改革:
(1) 利用计算机多媒体技术进行课堂教学。在课堂教学中采用板书和多媒体课件相结合的方式, 将课程中难以理解、比较抽象的内容通过动画、辅以文字解释的形式展现出来, 这样既可以加大信息量、提高教学效率, 同时又可以提高学生的学习兴趣。例如在讲解指令的执行过程时, 以动画的形式展示指令的执行过程, 使学生对指令的执行过程有了感性认识, 增强了学习效果, 实践已经证明这一技术可以极大地提高课堂教学效果, 尤其是使一些难以在课堂上实现的教学内容得以生动地展现。
(2) 使用计算机辅助教学 (C A I) 软件进行教学。
(3) 利用已构建的计算机网络辅助教学平台进行教学。该方法打破传统教室的时空限制, 支持教师备课、讲课、辅导答疑、批改作业;学生可随时进行学习、复习、提问、提交作业、练习、测试等。
2.3 改革考核方法
为了充分发挥考核在教学中的作用, 所选考核内容应以课程提纲及课程基本要求为依据, 并要对学生的学习体现明确和正确的导向, 考核内容既要考查学生对基本理论、基础知识的掌握程度, 更要检查学生发现问题、分析问题和解决问题的能力, 期末考核内容应有较大覆盖面, 难易程度适中, 题量与考试时间基本一致, 避免出现大面积提前交卷或不能按时完成的情况, 期末考核试题题型多样化, 要注意主客观题分值的比例, 一般为4:6, 可根据试题库中对试题的难易程度分类, 难、较难、中、较易、易比例为1:1:2:2:4。
采取随堂小考、章节考试、期末考试等多阶段考试办法, 避免一张试卷定成败, 注重全过程的教学, 把学习态度, 作业、课堂提问、实验, 平时测验和期末考试结合起来, 各占10%、10%、20%、60%, 这样会激发学生完成平时作业、回答提问的积极性、更加重视平时测验, 保持了学生掌握知识的连贯性和持续性。
2.4 加强实践教学环节
计算机组成原理也是一门技术性、实践性和工程性比较强的硬件课程, 更要加强实验教学。我们从以下几个个方面进行了改革。
(1) 理论与实验学时为2:1, 增加实验学时是提高学生动手能力的关键, 使学生对运算器、控制器、存储器及整个硬件系统有较直观、深入、全面的理解。
(2) 建立开放式计算机组成原理实验室, 对学生随时开放, 学生可利用课余时间开展实验, 同时为学生提供计算机组成原理实验命题, 学生可以以小组形式完成, 并可以依此成果获得创新学分或奖励学分。
(3) 保证实验开出率 (100%) , 增加综合型和设计型实验的比例 (50%) , 提高学生分析问题和解决问题的能力。
(4) 加强实验指导, 做到每个实验每组不超过3人, 有1名指导教师最多同时指导3组。
(5) 对学生进行实验考核, 在期末总评中占有一定的比例 (2 0%) 。
2.5 完善题库建设、逐步实现教考分离
随着教学的改革进一步深入和课程建设的逐步完善, 对计算机组成原理课程的考试必须规范化、系统化、科学化和智能化。根据课程知识点、难易程度、区分度等题库结构建立开放式试题题库, 学生可以通过计算机网络使用题库进行测试和练习, 每学年度逐步进行补充和完善, 每学期期末考试从题库出题, 进而达到无纸化考试和教考分离。
3、结束语
计算机组成原理课程的教学改革不是一蹴而就的, 需要长期的研究探索和实践, 作者经过多年的教学实践, 总结出一点经验, 在实际的教学中还需要认真取舍, 注意策略, 培养学生兴趣, 激发学生动力, 注意教授方法, 给学生一定得时间和空间, 将会达到较好的教学效果。
摘要：本文对计算机组成原理课程的教学进行了研究和探讨, 并进行了教学实践。对教学内容、教学方法、教学手段、考核方式、实践环节、题库建设等方面的改革进行了简明扼要的论述, 对计算机组成原理及相关课程的教学具有一定指导意义。
关键词：计算机组成原理,教学方法,教学手段,实践环节
参考文献
[1]侯爱红.计算机原理的教学策略[J].吉林教育.2008, 11:31.
[2]许高攀, 黄翠兰, 徐敏, 周明.计算机组成原理教学改革探索[J].电脑知识与技术.2007, 2:862～863.
[3]徐爱萍, 刘建英, 吴松梅.计算机组成原理课程教学改革研究[J], 高等建筑教育.2004, 13 (1) :53～55.
[4]王怀秀, 万珊珊.“计算机组成原理”课程的教学探讨[J].北京工业职业技术学院学报.2008, 7 (4) :102～103.
[5]王忠华, 屈会芳.“计算机组成原理”课程教学的改革与实践[J], 电脑知识与技术.200713:251～252.
关键词：计算机组成原理; 实验教学; 改革
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)18-31757-02
Exploration into Experiment Teaching for Computer Organization Principle
CHEN Yong
(Department of Computer Science, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003, China)
Abstract: This article dealt with the experimental content, teaching model, experiment means and mark assessment. It introduced the teaching reformed ways and effects in principles of computer organization experiment.
Key words: principles of computer organization; experiment teaching; reformed
1 引言
计算机组成原理是高校计算机专业学生的一门专业核心课程，它主要介绍计算机整机的组成和工作原理,其主要任务是培养学生能系统而完整地理解计算机硬件系统的组成结构和工作原理，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力，它在整个专业课的教学中起到了承上启下的作用，是微机原理及接口技术、编译原理、计算机系统结构等后继课程的基础。但是计算机组成原理这门课程具有知识面广、内容多、难度大、抽象等特点有很强的理论性、实践性与应用性。探讨如何在当前课时压缩、生源一般、实验资源有限的条件下，通过实验教学改革促进、完善课堂教学效果，培养学生的实践能力、创新能力和应用能力显得尤为重要。为此，我们对实验教学方法进行了探讨。
2 改革实验教学内容
我们根据计算机组成原理课程实验课程的特点重新修订了实验大纲，教学要做到合理安排实验时间，配合理论教学内容，在进度上要有先基础、简单、局部的实验，后逐步深人、复杂和整机的实验。实验要求协调，具有连贯性，在进度上，不同阶段应采用不同的实验教学方法.实验教学的内容要突出理论课的重点、难点，做到理论与实践相结合。由于低年级大学生有的学生人学前物理课电学实验做的很少，对各种电子元器件了解很少，各种芯片的功能基本上不了解，各种实验设备不知如何使用。针对这种情况，在上实验课前，应先做好补课工作，然后再进人各阶段的实验。我系采用的是Dais-CMH计算机组成原理实验箱，可以完成6个实验，基本上包括了教材的全部内容。通过验证型实验、综合型和设计型实验，不但巩固了教材上所学的内容，而且学生动脑动手的能力也得到了提高。
3 改革实验教学模式
由于计算机教学的变化和教学内容的增加，多媒体教学作为先进的教学手段是必不可少的。将多媒体教学融人实验教学中，是解决目前课时紧张、实验内容增多的一个可行途径。我们加强了实践教学环节的投人，运用Authware、Flash等软件自行研制开发计算机组成原理配套的实验教学课件。课件具有演示直观，动态感强的特点，易于学生理解；能完成实验的动态显示和模拟仿真，满足了课堂所需要的实验要求，强化了学生的操作技能和理论知识应用能力的培养，提高了学生的自学能力和设计能力。
逐步建立开放性的实验环境（教学时间开放、教学内容开放、实验元器件开放）。传统的教学实验模式下，学生往往被限制在教师事先设定好的诸多限定条件之内，在这样的实验环境和气氛下，学生发挥自身潜能的余地和空间很小。我们允许学生结合课程学习及自己的专业特点、时间安排或兴趣爱好提出实验题目、设计实验方案或实验构想，并可在一个较宽松的实验环境和可灵活选择的时间范围内完成。教师积极鼓励学生大胆提出自己的实验思路和构想，尽力创造条件引导和支持他们开展有意义的实验研究。对于其中具有创造性构想的学生及其实验成果，可给予相应的奖励。设置这样的实验环境和条件，有利于培养学生主动学习的能力和创造意识。
4 增加课程设计的实验方式
提高同学对系统的整体认识根据我们到其他学校的调研，有一种有利于提高同学对所学习课程的整体性了解和掌握的方法，就是在课堂教学的第二学期开设与课程相关的课程设计，并将课程设计提高到一票否决的地位（即无论考试成绩如何高，如果课程设计不及格、该课程就不予及格），这样有助于增强同学对系统的整体概念和动手能力，这类综合性课程设计是在第二学期的开始几周，可以不影响正常的实验教学（如计算机组成原理实验要到第5周后才开始），同时也增加了实验设备的使用率，提高了学生的综合设计能力。
5 改革实验教学评价模式
在考核方法上，改变了传统应试教育方式，注重提高学生的综合素质，根据学生实验的综合能力进行评定，我们制定了严格的考核制度。对学生的成绩我们综合其课堂训练、实验验收、实验日志、实验报告、平时开放实验以及实验测试等进行评定。特别是最后的实验测试，对每位同学给出不同的题目，学生必需根据所给题目修改电路、编写测试程序、最后下载到实验箱正确调试出结果。这大大地减少了学生之间抄袭实验的恶劣现象。具体评分标准如下：
实验总成绩（100%）= 平时成绩1（40%）＋平时成绩2（40%）＋测试成绩（20%）；
其中：平时成绩1＝实践操作总成绩（综合考查课堂训练＋实验操作验收，考虑用百分比分等级）；
平时成绩2＝预习报告总成绩（10%）＋实验日志实验报告总成绩（30%）。
6 结束语
实践证明，实验教学不论硬件设备还是实验内容都要不断地改革，任何一种教学设备都不可能完美无缺，都各有利弊，必须从学生的接受能力和实验效果出发，互相补充才能达到良好的教学目的。此外，还必须有领导的支持、有经费保障、有教师的责任感和奉献精神、有学生的积极参与等才能把实验教学搞好。才能真正做到了“软”“硬”结合，为后续课程的学习奠定了基础，起到了承上启下的作用，有利于培养开拓型、创新型高素质专业人才的培养。
参考文献：
[1] 白中英. 计算机组成原理[M]. 北京:科学出版社，2001.
[2] 魏立伟，等. 计算机组成原理实验教学的改革与实践[J]. 科学教育论坛，2005.12.
[3] 赵洋，等. 计算机组成原理实验教学模式改革的实践[J]. 科学信息，2006.7.
在第一章的学习中深刻体会到计算机发展的迅速及应用广泛程度。人们习惯商城计算机的四个阶段为四代。但随着近年计算机科学与技术的广泛程度。人们又给出了第五代的概念——无处不在的计算机。计算机的发展历史深刻揭示了计算机科学与技术是人的主观能动性创造理论、方法、思路，并在现实技术基础上，通过工业手段设计和实现这些理想、理念的过程，上升到哲学层面即物质与意识的关系。计算机在信息处理上具有广泛的应用价值。目前，计算机的高性能、低价格、通用等特点使得计算机的应用范围几乎及人类社会的各个领域。如：科学计算、自动控制、测量和测试、教育、家用电器、人工智能。
上计算机组成，开始是与计算机相关的计算，我很喜欢计算，计算原码补码的加减乘除运算，也认识到计算机其实就是很多异或门开关的组合，因为计算机中的传递的数只能是一或者零，而这又是由电路中只能传递正和负造成的。这门课学到的东西，使我能够更加了解计算机。包括计算机室怎么样执行一个命令，怎样识别，以及计算机中断。计算机组成原理是一门基础课程，基础很重要。一定要把基础学号，认真学习。
在计算机系统设计和使用过程中，硬件设计人员采用各种手段实现指令系统。计算机的指令系统会对计算机的性能产生直接影响。因此，在进行CPU设计时。设置一套完善的指令系统是非常重要的，评级指令系统优越通常从以下几个方面来参考：
一、完备性.二、有效性.三、规整性.四、兼容性。指令的运行需要引用操作数，寻址操作数地址的方式称为寻址方式。寻址方式是指指令系统的重要内容。通过学习，我知道的什么是寻址方式和有效地址的概念。知道了常用的寻址方式是：1立即寻址方式，2直接寻址方式3间接寻址方式4寄存器寻址方式5寄存器间接寻制方式6偏移量寻址方式。
最近在老师的带领下新学习了指令周期，上课时老师提问我们什么事指令周期，这使我对指令周期的概念理解更加深刻。此外老师在讲课过程中强调了cache的基本组成和工作原理。Cache解决了计算机主存和CPU之间速度不匹配的问题，采用了cache-主存存储结构以后。整个储存系统的容量及单位成本与主存相当，而存取速度可以与cache的读写速度相当，这就很好的解决了存储系统性能之间的矛盾。也就知道cpu总是先访问cache，在访问注册。
课 程 论 文
题
目 系
部 专
业 班
级 学生姓名 学
号
计算机组成原理论文 计算机科学与技术 计算机科学与技术 10计本（2）班
2012 年 5 月 16 日
计算机组成原理课程综述
内容概要: 《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。从课程的地位来说，它是先导课与后续课之间的重要衔接课程。随着计算机技术的飞速发展，必须保证课程教学内容及实现手段的先进性，才能确保课程教学效果的优秀。因此，在课程教学大纲的制定上，主要依据就是：既要保证学生理解和掌握课程的基本理论和基本概念，又必须保证教学内容的先进性，同时还要注重学生实际动手能力和创新能力的培养和训练，为后续课程的学习奠定坚实的基础。进一步加深了学生对计算机组成结构和工作机理的认识，提高了学生的实际动手能力与创新设计能力。
一：计算机组成原理课程综述
计算机组成原理是硬件系列课程中的核心课程，是计算机专业重要的专业基础课，它对其它课程有承上启下的作用，它的先修课程为“汇编语言”、“数字逻辑”，它又与“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等课程密切相关。它的主要教学任务是要求学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。它既有自身的完整理论体系，又有很强的实践性。该课程具有知识面、内容多、抽象枯燥、难理解、更新快等特点。
这本书摆脱了传统，死板的编写方法，采用从整体框架入手，自顶向下，由表及里，层层细化的叙述方法，通过对计算机系统概述，总线系统等的深入剖析和详细讲解，使我们能形象的理解计算机的基本组成和工作原理。而且为了适应计算机科学发展的需要，除了叙述基本原理外，书中还增加了新的内容，书中举例力求与当代计算机技术相结合。
二：课程主要内容和基本原理
本课程只要的知识点有常用的组合逻辑器件，如译码器、数据选择器、编码器、alu原理；常用的同步时序电路，如寄存器、移位寄存器、计数器的原理、参数及使用方法；可编程逻辑阵列：rom，pla，pal及门阵列的原理与使用。数字化编码，数制及数制转换，数据表示，检错纠错码；数据的算术与逻辑运算，运算器的功能、组成与设计；教学机的运算器实例。计算机指令系统综述，指令格式与寻址方式；教学计算机的指令系统与汇编语言程序设计；控制器的功能、组成与设计，教学机的控制器实例。
多级结构的存储系统综述，主存储器的组成与设计，教学机的内存储器实例，cache存储器的运行原理，虚拟存储器的概念与实现，磁盘设备的组成与运行原理，磁盘阵列技术；光盘机的组成与运行原理，磁带机的组成与运行原理。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述，显示器设备，针式打印机设备，激光印字机设备；计算机总线的功能与组成，输入/输出系统的功能与组成；教学机的总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式，中断与dma的请求、响应和处理。
计算机组成原理是计算机专业的基础课。这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用，对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。
三：实际应用
随着微型计算机的迅速普及和发展，人们对计算机的功能要求已不再是限于单纯的计算和数据处理了，而是向着融合图像、声音、文字为一体的多媒体机和大型娱乐型机发展，在这一发展过程中，存储器逐渐成为了人们关注的热点，这里，我们将对存储器的有关知识做进一步详细的介绍。存储器是计算机系统内最主要的记忆装置，能够把大量计算机程序和数据存储起来，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可以根据命令读取已保存的信息。存储器按功能可分为主存储器和辅助存储器，按存放位置又可分为内存储器和外存储器。存储器的性能指标主要由容量、存取速度、可靠性和性能/性价比决定。
存储器的分类:存储器按功能可分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。
主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与CPU相连接，是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中。
辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用，即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。
一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称存储容量。存储容量通常用KB、MB或GB表示，其中B是字节（Byte），并且1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。例如，640KB就表示640×1024=655360个字节。
这里简单介绍一下半导体存储器的组成：它一般由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。
1、存储体
存储体是存储1和0信息的电路实体，它由许多个存储单元组成，每个存储单元一般由若干位(8位)组成，每一位需要一个存储元件，每个存储单元有一个编号，称为地址。存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的根数n与存储单元的数量N之间的关系为：2n = N
2、地址选择电路
地址选择电路包括地址译码器和地址码寄存器。地址译码器用来对地址译码。设其输入端的地址线有n根，输出线数为N，则它分别对应2n个不同的地址码，作为对地址单元的选择线。这些输出的选择线又叫做字线。地址译码的方式有两种：(1)单译码方式
它的全部地址码只用一个电路译码，译码输出的字选择线直接选中对应的存储单元。这一方式需要的选择线数较多，只适用于容量较小的存储器。(2)双译码方式（或称矩阵译码）
它将地址码分为X与Y两部分，用两个译码电路分别译码。X向译码称为行译码，其输出线称为行选择线，它选中存储矩阵中一行的所有存储单元。Y向译码又称为列译码，其输出线称为列选择线，它选中一列的所有单元。只有X向和Y向的选择线同时选中的那一位存储单元，才能进行读写操作。由图可见，具有1024个基本单元的存储体排列成32×32的矩阵，它的 X向和Y向译码器各有32根译码输出线，共64根。若采用单译码方式，则要1024根译码输出线。因此，双译码方式所需要的选择线数目较少，也简化了存储器的结构，故它适用于大容量的存储器。
3、读写控制电路
读写控制电路包括读写放大器、数据寄存器（三态双向缓冲器）等。它是数据信息输入输出的通道。外界对存储器的控制信号有读信号RD、写信号WR和片选信号CS。
四：心得体会
自从上了大学后，进入这个专业后才能这么经常的接触到电脑，才能学到有关电脑方面的知识。正因为接触这类知识比较的晚，所以学习这方面的知识感觉到吃力。学习了这门课后觉得，计算机组成原理确实很难，随着计算机技术和电子技术的飞速发展。计算机内部结构日趋复杂和庞大而且高度集成化。这使的我们普遍感到计算机组成原理这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差。在计算机技术快速发展的今天，新技术、新理论从提出到实际应用的周期大大缩短。我们很难在有限的教学时间内．在理解掌握基本知识技能的基础上。学习新知识、新技术，很难增强我们的学习兴趣。也就更谈不上能够利用基本原理解决在学习过程中所遇到的新问题。
当进入第四章，存储器的学习时，各种问题就不断的出现，尤其在进行存储器容量扩展时，很多的问题都是似懂非懂的，在做题目时，也是犯各种各样的错误。在第五章的学习中，对于I/O设备与主机交换信息的控制方式中的程序查询方式，程序中断方式和DMA方式有了点了解。最难的就要数中央处理器和控制单元了。对于计算机运算方法，这个没太搞懂，像定点运算中的乘法运算和除法运算，又是用的什么原码一位乘、原码两位乘、补码一位乘、补码两位乘。总之，我是被绕晕了。还有就是控制单元的设计方法微程序设计，这个知识点也是不太懂，总的来说这门课程，学得不是很好。可是通过这门课的学习，我也学习到了很多以前不知道的知识：计算机都有些什么硬件，都有哪几类总线，总线在计算机中又扮演着什么角色。计算机中的存储器有哪些等等。让我对计算机有了一个大致的了解。至少我不再像以前那样对计算机什么也都不懂。
结语
在这一学期的课程学习中，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。
参考文献
1、《计算机组成原理》第二版，唐朔飞 编著，高等教育出版社，2008.1
2、《微型计算机原理与应用》肖金立 编著，电子工业出版社，2003-1
3、计算机组成原理实验指导书与习题集》（王成，周继群，蔡月茹著）清华大学出版社出版
《 计算机组成原理》 是计算机科学与技术专业 、软件工程专业的专业骨干课程,该课程围绕着构成计算机的五大部件全面详细的阐述了计算机的组成和各部件的工作原理,并引申出各部件的设计实现方法。
为了能够让学生对《 计算机组成原理》 这门课程有一个感性的理解, 我院于2009年购置了由清华大学计算机学院研制开发的TH- union+ 教学实验系统,将其应用于《 计算机组成原理》 实验课程。 TH- union+ 教学实验系统本身就是一台简单的计算机,该实验系统不仅能够支持传统的硬件实验,而且创造性的在实验系统中增加了汇编语言指令系统,使得很多传统硬件实验在连接了硬件电路之后,不再使用手动开关向存储器输入指令和数据的方式验证电路的正确性,而是改用通过输入汇编语言程序对电路的正确性进行验证,大大提高了工作效率, 也能够更好的促进学生对理论知识的消化和理解。 因此在实验课程的设置中,全体实验大致可以分成两个部分,第一部分是结合TH- union+ 教学实验系统现有的汇编语言编写简单的应用程序,以达到熟悉掌握实验系统各部分硬件的目的。第二部分是在第一部分的基础上由学生利用VHDL语言设计一个8位的CPU,并利用实验系统的汇编语言进行编程, 以验证CPU设计的正确性。 在整个实验教学过程中,利用实验系统的汇编语言编程是实验的一个重要环节,但在教学过程中,我们发现,由于学生初次接触该实验系统,对它的汇编语言指令不熟悉,常常和已经学过的8086汇编语言指令混淆, 导致利用实验系统的汇编语言编程的能力不足,对后续实验有一定的影响,因此我们课程组全体教师就有了设计一个汇编语言转换器的想法。
二、对TH- union+ 教学实验系统的改进
TH- union+ 教学实验系统是一个优秀的《 计算机组成原理》 课程实验教学平台,它最初的受益者是清华大学计算机学院的学生,而我们黑龙江大学计算机学院软件学院的学生与清华大学计算机学院的学生相比,动手能力、综合技能还存在一定的差距,正是由于我院学生的这些差距,使我们必须对TH- union+ 教学实验系统进行改进。
TH- union+ 教学实验系统上有一个汇编语言,它和我们学过的8086汇编语言没有任何关系。 也就是说同学们要做计算机组成原理实验就要再学一次汇编语言。 这个汇编语言一共有48条指令,只有4种寻址方式,有16个寄存器,……,一切都变了。 因此我们必须用一个方法使学生快速学会新的汇编语言,并利用它进行程序设计。
TH- union+ 教学实验系统的设计者为了使实验系统更接近真实的计算机在指令系统中设计了与输入输出操作有关的指令,使得程序在设计过程中可以进行输入输出操作。 但是遗憾的是,学生在学习8086汇编语言时, 所有的输入输出操作都是由DOS系统功能调用函数实现, 没有涉及到真正的底层硬件输入输出操作,现在在实验系统上首次自己编写输入输出函数,对学生具有一定的挑战性,这是实验系统的第二点需要改进的地方。
三、解决方法
基于以上两点,课程组全体教师决定自行开发一款辅助软件, 用来实现实验系统的汇编语言程序与8086汇编语言程序相互转换, 进而指导辅助学生快速掌握TH- union+ 教学实验系统的汇编语言和相关知识。
本辅助软 件是利用windows下linux模拟环境 的flex工具和gcc编写完成的。 flex是linux下的一个用来开发编译器的工具, 主要用于词法分析器的设计开发。 由于本辅助软件需要对两种汇编语言的语句进行转换, 其过程包括大量的词法分析工作,因此我们选用flex工具,以缩短开发周期。
本辅助软件由两个可执行文件、两个示例程序和一个说明文件构成, 两个可执行文件暂时定名为my和your。my的功能是把TH- union+ 教学实验系统的汇编语言程序转换成8086汇编语言程序。 your的功能是 把8086汇编语言程序转换成TH- union+ 教学实验系统的汇编语言程序。
由于指令格式的原因,实验系统的汇编语言指令操作数的寻址方式全部隐藏在操作码中,也就是说在指令译码的时候, 当指令译码器分析出指令功能的同时,也知道了指令中各操作数的寻址方式。这就使得实验系统无论在指令数量还是在寻址方式方面都比8086汇编语言指令系统简单, 我们把实验系统的汇编语言看成是8086汇编指令系统的子集。 当my程序扫描到实验系统汇编语言指令时, 根据操作码就可以判断出它对应的8086汇编指令是什么, 寻址方式是什么, 然后转换成8086汇编语言指令即可。 通过my对两种汇编语言相互转换,提示学生注意两种汇编语言的相同点,以便学生在阅读实验系统汇编程序时快速理解它的编程目的。
your的功能是把8086汇编语言程序转换成实验系统的汇编语言程序。 在具体操作中,由于8086汇编语言比实验系统的汇编语言复杂,所以需要做一些简单的限制,以便程序转换。
第一, 我们约定your只能转换正确的8086汇编语言程序。辅助软件的设计目的之一是要学生在已经掌握8086汇编语言的基础上, 不需要再额外学习其他汇编语言就可以在实验系统上编写程序,因此我们假设学生能够利用8086汇编语言在通用计算机上实现实验程序的设计。 为了便于学生利用8086汇编语言设计程序,我们在软件包中增加了一个示例程序2.asm, 它本身也是一个8086汇编语言程序框架, 学生利用这个框架编程效率会更高。 为了保证程序的正确性,在软件中附带了Boland公司的Turbo Assembler汇编语言编译器 ( 简称tasm) , 学生编写的汇编语言可以用tasm编译成可执行文件,以保证程序的正确性。
第二, 我们要对8086汇编语言程序做简单的语法分析。由于实验系统汇编指令的操作数寻址方式都是固定的, 而8086汇编语言的指令系统操作数寻址方式是不固定的, 这就使我们不得不对8086汇编语言程序进行简单的语法分析。
具体操作如下: 转换程序your扫描到一条指令首先对指令的操作码部分进行分析,判断该指令是否可以转换成TH- union+ 教学实验系统的汇编语言指令,如果可以就在指定变量中设置一个指令对应的数值,如果不能转换就输出一行字符串,提示用户你的程序中使用了不可转换的8086汇编语言指令, 在转换过程中把这条指令忽略。 8086汇编语言指令系统是一个复杂指令系统,指令存在大量的功能冗余,因此辅助软件采用忽略指令的方式,在这里也可以采用发现不可转换的指令就发出错误提示,然后强行结束转换的方式,但课程组老师考虑到每个人的编程习惯不同,所以采用前者比较温和的提示方式。
然后是对操作数寻址方式的判断,同样根据不同的寻址方式在指定变量中设置对应的数值,如果是实验平台支持的寻址方式,就直接转换成相应的实验系统汇编语言指令,如果不是实验平台支持的寻址方式,系统将提示出现错误,并强行结束转换。 在这一过程中最麻烦的是一些寻址方式的转换。 例如在8086汇编语言指令系统中,双操作数指令允许目的操作数采用寄存器寻址方式,源操作数采用立即寻址方式。 例如:add ax,10,但是实验系统的汇编语言规定双操作数指令的两个操作数都采用寄存器寻址方式, 只有MVRD指令支持立即寻址,因此一旦发现上述指令,转换程序将产生下面四条指令,以保证程序的正确性。
PUSH R15
MVRD R15,10
ADD R0,R15
POP R15
第三 , 我们要对 输入输出 指令单独 处理 。 由于TH- union+ 教学实验系统有自己的输入输出指令,这些指令与8086汇编语言的输入输出指令完全不同, 为了简化问题,便于学生们迅速掌握串口操作,我们约定在编写与输入输出操作有关的程序时,必须采用事先设计的宏。首先我们在示例程序2.asm中利用DOS系统功能的7号子功能和2号子功能实现基本的输入输出宏。 在编程过程中凡是遇到输入输出操作都调用这两个宏。然后我们把这两个宏名加入到转换程序中,当转换程序扫描到这两个宏名将自动生成对应的实验系统汇编指令。 在程序设计过程中,实验系统的输入输出操作采用查询方式,因此每次生成的实验系统汇编程序里面一定要带一个有条件跳转指令和标号,在具体操作时,很可能出现多次使用输入输出操作, 每次产生的标号都要不同, 所以程序中必须对生成标号进行处理,这是此部分的设计重点。
本辅助软件首次应用于2012级软件学院的实验教学中,提高了教学效率,取得较好的教学效果,同时也有许多热心的同学对辅助软件提出了宝贵的意见,课程组全体教师将根据师生的反馈意见进一步完善辅助软件, 为以后的实验教学提供更多更好的支持。
参考文献
[1]王诚,刘卫东,宋佳兴.计算机组成与设计:第三版[M].北京:清华大学出版社,2008:7.
[2]王诚,刘卫东,宋佳兴.计算机组成与设计实验指导:第三版[M].北京:清华大学出版社,2008:8.
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