二、计算机的组成 教学设计

二、计算机的组成 教学设计（共12篇）

二、计算机的组成 教学设计 篇1

1教学目标

1、使学生知道计算机的延生。

2、让学生知道计算机的组成。

3、让学生了解计算机的软件。

4、让学生了解常见的计算机的应用。2学情分析

1.学生对电脑已经有基本的认识,但未形成系统的概念,对电脑的组成没有系统的认识。

2.学生对电脑非常感兴趣,大多数偏向于娱乐方面的使用,玩游戏、看电影、听音乐,未能认识到使用电脑辅助学习。3重点难点

1.使学生知道计算机的延生和计算机的组成。2.电脑的组成系统掌握、认识。4教学过程

活动1【导入】学生讨论

让学生互相讨论,了解电脑的发展,电脑组成,电脑的应用。活动2【讲授】自主学习，探究新知

1、先请同学们自己看书边看书边思考: ①计算机是由哪两部分组成? ②计算机硬件是由哪几部分组成?

③计算机软件有哪几类?它们各有什么用途? 教师巡视检查学生自学情况。

2、指名学生回答问题,教师补充说明并注意纠正。

学生答后,追问:谁来用自己的话说一说什么计算机的硬件和软件? 教师说明:硬件是指看得见、摸得着的部件,像鼠标、显示器、打印机等;软件是用来指挥计算机工作的命令语言,它是看不见、摸不着的,但离开了软件,计算机就不能正常工作。若计算机只有硬件,就好比人有身体,却没有知识和思想,还不能为人们做事,要让它“活”起来,还要让它掌握“知识”、形成“思想”——这就是软件。活动3【讲授】系统讲授计算机的发展及其组成

1、计算机的发展:人们于1946年发明了第一台电子计算机,并命名这“埃尼阿克”。它占地超过170平方米,重30吨,真是个庞然大物!不过用它来算数挺快的。它算数的速度与以前算数的机器相比要快上1000倍。

我们现在使用的电子计算机的体积就小多了,而且运算的速度更快了。它不但能用来算数,而且还能用来做各种各样的事情。

2、计算机的应用:学习、办公、科研、生产、娱乐、翻译、人工智能等等

二、计算机的组成 教学设计 篇2

计算机组成原理课程是计算机专业的非常重要的专业基础课, 也是为数不多地偏重于硬件的一门课程。它介绍了计算机硬件系统中各大部件的组成结构、工作原理、设计方法以及如何互连构成整机的相关技术, 是计算机专业核心的课程之一, 也是后续的体系结构、操作系统等课程的重要基础。因此该课程学习的好坏将直接影响学生专业水平的高低。然而该课程内容相对枯燥, 如果纯粹靠理论课的讲解, 而缺乏感性的认识, 很难将这门课程学得很透彻。但是尽管该课程也有配套的实验教学内容, 但实际情况下绝大部分学生很难将理论知识和实验有机地结合起来, 这显然没有达到实验本身应该起到的作用。因此有必要通过对该课程实践教学环节进行合理的设计和研究, 使学生对计算机各部件之间的联系、控制信号的作用有着深刻的理解, 建立起整机的概念, 培养学生分析问题和解决问题的能力。

1 设计科学合理的实践项目

根据大纲的要求, 本课程的实践教学环节分为两部分, 即实验课环节和课程设计环节。其中实验课为12学时, 课程设计时间为一周。根据实际情况, 实验课主要做4个实验, 包括运算器数据通路 (4学时) 、存储器应用 (4学时) 、总线传输 (2学时) 、微程序控制器 (2学时) , 而课程设计则主要完成模型整机的设计任务, 这是一个综合性设计性的实验项目。这些实验项目随课程进度安排在不同阶段进行, 这样可使学生对计算机的五大部件都有直观的认识和深刻的理解, 从而促进对课程讲授的理论知识的理解。

实验一是运算器数据通路实验, 该实验的目的主要是使学生了解运算器的组成、掌握运算器的各种算术逻辑运算功能的具体实现。运算器采用的是74LS181芯片, 其他辅助芯片还有7 4 L S 2 4 4、74LS273、74LS373等。由于学生对所用芯片和操作步骤不是很熟悉, 因此对该实验采用了验证性为主的教学方案, 给出较详细的实验方案和实验步骤, 包括具体的接线方法, 做实验之前老师进行半小时左右的讲解, 使学生利用逻辑电路搭试板搭建围绕运算器的数据通路, 然后对运算器进行各种算术逻辑运算操作。

实验二是存储器应用实验, 该实验的目的主要是实验目的是使学生了解存储器的组成、掌握字扩展和位扩展的电路组装方法和存储器的读写方法, 存储器采用的是6116SRAM芯片。由于已经有了前一次实验的经验, 对所用的实验设备和相关芯片基本熟悉, 因此对该实验采用了设计应用型实验为主的教学方案, 给定实验要求、方案, 实验电路框图, 实验的具体接线方法及实验步骤由学生自行设计, 在完成接线图及实验步骤的设计之后, 在逻辑电路搭试板上利用相关芯片和导线构建存储器的数据通路, 调试后进行存储器的读写测试, 完成实验任务。

实验三是总线传输实验, 该实验的目的是使学生了解总线传输基本概念, 掌握数据在存储器和运算器这两个模块之间的传递方法和过程。该实验同样给出要求、方案和实验电路框图, 具体接线图和实验步骤由学生自行设计, 最后在逻辑电路搭试板搭建相应实验电路, 完成数据在存储器和运算器之间的传输。

实验四是微程序控制器实验。该实验目的是使学生理解微程序控制器的概念, 并掌握机器指令和微指令的输入方法, 通过对示例程序进行调试运行理解微程序控制器的工作原理, 为后面的课程设计打下一定的基础。

课程设计是一个整机实验, 也是本课程实践教学环节中最重要的部分, 设计目的是培养学生的综合设计能力和实际动手能力, 属于综合性设计性实验。要求根据给定的整机框图, 自行设计、调试出包括立即寻址、直接寻址、间接寻址等寻址方式的采用微程序控制方式实现的10余条机器指令, 然后采用这10几条机器指令编制一个具有具体功能的小程序, 并调试运行, 观察运行过程和结果。设计完成后根据要求撰写课程设计报告, 要求对设计过程进行阐述并进行总结。

2 改进教学方法, 调动学生的积极性

设计好合理的实践项目后, 还需要进一步改进实践教学方法, 以充分调动学生做实验的积极性, 变被动为主动。在做第一个实验时, 采用老师讲授为主的教学方法。首先要把电路原理框图讲清楚, 让学生弄明白本次实验究竟要做什么东西, 达到什么样的要求。在讲授中, 着重介绍电路的设计思路, 并对实验中用到的相关芯片的功能和引脚作一定介绍, 为接线打下基础, 然后让同学们自己按照实验连线图完成数据通路的搭建, 并按照实验步骤进行操作, 完成实验内容。实验过程中尽量引导学生深入理解各控制信号对于芯片工作所起的作用, 地址信号和数据信号是如何进行传输的, 为什么要按照书上的实验步骤去操作, 如果步骤之间顺序进行调整会出现什么情况, 还能不能得到正确结果, 原因是什么等等。通过这种教学方式, 使学生对于组成原理的实验不再感到害怕和无从下手, 对实验的原理和操作都有着感性的认识, 从而对接下来的实验充满兴趣。

从第二个实验开始, 学生基本上了解了数据通路、控制信号等等基本概念, 对常用芯片的功能也比较清楚, 因此可以重点让学生自行设计电路了。此时主要采用讲授和启发式相结合的教学方法。在实验课上, 老师可以先简要介绍实验的目的、要达到的实验效果, 然后让学生自己根据电路原理图设计连线方法和操作步骤, 自己动手接线和操作, 进而完成实验内容。实验过程中, 指导老师可以留意一些特别突出的学生, 进行“个性化”培养, 鼓励他们参加学校组织的各类电子竞赛, 申报学校的大学生创新基金项目, 让他们的才能得到充分的发挥和展示。

经过这样的实验环节之后, 可以充分培养学生的综合设计能力和动手能力, 使学生从被动接受知识转变为主动获取知识, 极大地调动了学生学习的积极性。同时加深了学生对于核心知识点的认识与理解, 反过来对于课堂教学效果的提高也有较大的帮助。

3 完善实践环节考核体系

要提高实践教学的效果, 考核体系也必须配套跟上。首先是对实验结果的验收, 指导老师对每组的实验结果进行检查和验收, 并做好记录。同时在做实验的过程当中, 老师也应注意和学生多交流, 尽量跟踪了解每个学生的实验情况, 这也是实验考核的重要参考依据。其次是实验成绩的评定方法。根据实际情况将实验成绩分为4个档次:优、良、中、差, 主要根据学生的现场表现和实验报告综合评定。其中现场表现占60%, 具体考查学生对实验原理的掌握, 设计和接线能力、创新能力以及操作的熟练程度等方面;实验报告占40%, 具体考察报告的组织结构、文字表达、实验过程的描述分析、图表的规范性以及个人总结等方面。

4 结束语

实践教学环节是大学教育中不可缺少重要组成部分, 是培养大学生专业素质的重要环节和有效途径。因此对实践教学环节进行精心设计和研究, 努力提高实践教学环节的教学效果, 是非常必需的。通过上述对于计算机组成原理课程实践教学的设计, 在实际的教学过程中取得了良好的效果, 学生的实践动手能力和创造性都得到了较大的提高, 这对他们今后走向工作岗位也是非常有帮助的。

参考文献

[1]邓丽, 邓先瑞.计算机组成原理实验课程教学研究与实践探讨[J].煤炭技术.2010, (3)

[2]白中英.计算机组成原理[M].北京:科.学出版社.2001

[3]李丽滨.高校计算机实验教学改革的思考与探索[J].辽宁教育研究.2002, (9)

[4]海林鹏, 陈峰.浅谈计算机组成原理实验课程的教学[J].电脑知识与技术.2007, (12)

二、计算机的组成 教学设计 篇3

关键词：计算机组成原理；教学改革；启发式教学

一

“计算机组成原理”是计算机专业的专业基础课，学生通过本课程的学习，可以从层次的观点掌握计算机组成和运行机制方面的基本概念、基本原理、基本设计和分析方法等系统知识，奠定必要的专业知识基础；可以从系统的观点，理解提高计算机整机的软硬件性能的各种可行途径，了解计算机系统中软件、硬件的功能划分和相互配合关系；从计算机系统结构的角度初步了解进一步提高系统性能的主体思想，能站在更高层次上思考和解决工作中遇到的问题。

本课程是计算机专业的核心课程之一，在整个计算机专业课教学中起着承上启下的作用，为后续课程的学习打下重要的基础。但是在实际教学过程中，往往不能达到预期的理想教学效果。主要包括以下一些问题：

一是课程内容比较抽象，学生不易理解，且课程的内容比较死板，往往无法激发学生的学习兴趣。

二是与其他相关课程联系紧密，在教学中往往会较多涉及其他相关课程的内容，而受到课时限制不可能讲授所有知识点。

三是课程有些内容相对陈旧，跟不上计算机技术发展的最新趋势，尤其实践教学环节薄弱。

二

对“计算机组成原理”课程教学进行改革，提高课程的教学质量、达到预期的教学效果是当前急需解决的问题。

1.合理安排教学内容

一方面，“计算机组成原理”课程的特点是内容较多、概念抽象，难学，难懂。为了搞好“计算机组成原理”的课程建设，教师必须与时俱进，改进教学内容，对于教材的内容做适当删减和补充。比如在“指令格式”举例中，教材所介绍的机型目前已经很少使用了，可以适当缩减内容；而对于一些应用比较多的机型的指令格式可以适当增加，这样学生既了解了不同机器指令格式设计上的差别，也对当前应用较多的机器指令格式有所认识，具有更好的实用效果。

再比如在讲解“存储器”这部分内容时，软盘存储器、磁带存储器等也已经很少被使用，对这些内容也可以适当删减，而补充闪存的存储原理，这样学生在学习理论知识的同时也学到与实践和应用相关的知识。

另一方面，“计算机组成原理”课程与其他一些专业课程密切相关，在安排教学内容时要尽量考虑与其先修及后续课程的融合。“计算机组成原理”课程的先修课程包括模拟电子技术、数字逻辑、汇编语言程序设计等；后续课为程操作系统、计算机网络、计算机体系结构，各专业课程知识之间是密切联系的，如果教学只局限于本课程，就会造成学生知识结构过于单一，不能很好地融会贯通，形成完整的科学体系，因此，讲授中应重视与其他相关课程的衔接与融合。比如讲解“虚拟存储器”时，可以与操作系统课程中的多任务管理相结合；讲解“指令系统”时，可以引用汇编程序设计课程中的一些80×86中的指令实例等。

2.采用启发式教学方法

启发式教学是教师启发学生积极思维，使学生主动掌握知识的教学方法。启发式教学应做到内容突出，通过问题引出重点和难点内容，然后分析问题并启发学生解决问题，达到更好的效果。比如在讲解“溢出”这部分内容时，如果只是简单介绍溢出的概念，学生就不容易理解。我们可以通过实际补码加减运算时两个正数相加结果为负数，以及两个负数相加结果却为正数来引入溢出的概念，引导学生分析溢出产生的原因是什么，这样就会收到更好的教学效果。

教师在授课时应与学生互动，避免教师一味讲解的情况发生，充分激发学生的主动性。对一些重点内容，教师可以多提出一些问题让学生思考，这样当教师再讲解答案时，学生可以有更深刻的印象。比如讲解“寻址方式”这部分内容时，可以让学生比较各种寻址方式的特点，然后再讲解各种寻址方式的主要应用领域，如此就容易记忆了。

“计算机组成原理”课程理论性强，概念比较多且比较抽象，由于计算机设计与实现的很多方法和技术就是来源于日常生活，因此，在讲解时可以尽量拿日常生活中的一些例子来进行类比，帮助学生理解概念。比如可以用钟表的时间校准来类比补码的实现；用宾馆的房间来类比存储器单元的编址；用交通道路来类比总线；用员工职务高低来类比优先级别等。教师对课程的内容做到充分掌握，讲课时就可以用一些通俗易懂的实例来解释复杂的概念，真正提高教学质量。

3.采用多媒体与黑板相结合的教学手段

充分采用多媒体的手段来授课是必要的，因为通过多媒体课件的演示，可以给学生一个感性、直观的认识，使学生集中注意力加深对内容的理解。比如在讲解“指令周期”的数據流时，通过一个工作流程动画的演示，从取指到分析译码到最后指令的执行过程一目了然，学生很容易理解整个过程。但是教师并不能完全依赖于多媒体手段，而是要与黑板讲授方式结合起来。因为某些推导过程如果通过多媒体课件来放映，不利于学生理解结果是如何推导出来的。比如Booth法，它是由校正法推导得来的，因此最好在黑板上讲解整个推导过程，学生才能有深刻的印象。

4.实验教学注重实用性

“计算机组成原理”这门课属于工程性、技术性和实践性都特别强的一门课。因此，在开展好课堂教学的同时，必须对实验教学环节给以足够的重视，要有充足的实验学时，提供实验性能良好的实验计算机系统或实验装置，能进行反映主要教学内容的、水平较高的实验项目。教学的整个过程中，在深化计算机各功能部件实验的同时，加强对计算机整机硬件系统组成与运行原理有关内容的实验；在坚持以硬件知识为主的同时，加深对计算机系统中软硬件的联系与配合的认识。因此，在实践教学中要注重做到：

（1）及时更新实验设备，实验设备的选择要考虑是否能利用计算机新的技术，是否能开发学生的实践能力。

（2）设置合理的实验项目，实验的内容应与课程重点内容相对应，除了运算器、存储器、数据通路等基本验证性实验外。还应适当增加设计性实验，以增强学生的实际动手能力。

（3）从根本上改变学生“重理论，轻实验”的态度，要求大家必须完整记录并整理实验数据，认真完成实验报告。

改进后的计算机组成原理实验教学将应用性、技术的前沿性和趣味性很好地结合在一起，与课程内容完全对应，使学生更容易理解相关理论知识。

计算机技术的发展日新月异，计算机教育也应该与时俱进，跟上计算机发展的步伐。作为一名教师，应该从课程的内容，授课方法，教学手段等多方面积极进行改革，从而提高教学质量，培养出优秀的计算机人才。

参考文献：

[1]唐朔飞.计算机组成原理(第2版)[M].北京：高等教育出版社,2008.

[2]解争龙.<计算机组成原理>课程教学改革探讨[J].教育与职业,2006.

《计算机硬件系统组成》教学设计 篇4

乌拉街满族中学 孙国家

一、学习者分析

初一的学生，具有活泼好动的特点，怀着对初中生活的憧憬来到一个新的环境里，对每样事物都充满着好奇，都想去探个究竟。随着社会的进步，计算机的使用范围越来越广，计算机的硬件发展越来越迅速，计算机在家庭中的普及程度越来越高，很多学生的家中都有了计算机，但对计算机的认识可能仅仅局限于上网与打游戏，对于计算机系统也只能从自己可以看到的来理解，认识比较片面，通过学习本节内容，系统地认识计算机系统。

二、教材内容分析

1、本节的主要内容及在本章中的地位

本节的主机内容有计算机系统的组成、硬件系统、软件系统。要求学生从信息处理的角度了解计算机系统的基本组成，为下一节进一步学习《走进windows世界》打下基础，它是重要的基础知识。

本节课的内容涉及很多专业术语，这些术语都是比较难理解和掌握的，大多数学生学习起来有一定的难度，教师在教学中可能通过学习活动，引导学生观察、分析、比较、归纳和总结，使之逐步掌握《计算机硬件系统的组成》的知识。

2、教学重点、难点：

重点：计算机系统的组成及结构，各主要部件的作用，存储器的单位及其换算。难点：计算机硬件系统的组成及结构。

3、课时安排：1课时

三、教学目标 1.知识与技能

（1）了解计算机硬件和软件的概念及其关系；（2）了解计算机硬件的各个组成部份及其作用；（3）知道存储器的分类以及存储的单位及其之间的换算。（4）了解软件的分类。2.过程与方法

通过让学生观察计算机的结构和主要部件和教学课件的演示，了解计算机结构及各部分的作用； 3.情感态度价值观

在学习过程中，激发学生学习计算机基础知识的兴趣和积极探究的精神。

四、教学理念和方法

本课的教学内容涉及较多专业述语、名词和概念，其中很多与学生日常接触到的内容不一致。根据任务驱动教学方法和建构主义理论，设计教学情境和活动，通过展示计算机实物和观察活动以及教学课件的使用，引导学生根据这些体验，认识所学内容，掌握专业词汇，理解概念，自主归纳总结出系统结构图，同时培养学生自主探究、协作学习的能力，完成教学任务。

五、教学过程设计

1.教学内容的组织与呈现方式

先用简短的语言引入新课，通过实物展示和学生的讨论活动介绍计算机的硬件系统，在这个过程中渗透计算机五个基本组成部分的概念，引导学生自我对新旧知识进行对比。2.教学过程

新课导入 [观看白板课件]我们大家对计算机的发展历史有一个初步的认识。

[设问导入]大家都知道，在信息处理的过程中，计算机是最重要、最基本的工具。那么，大家知道为什么计算机能处理这些信息呢？首先我们必须知道计算机硬件系统的组成是什么？上一节课老师布置了一个课后任务，请同学们了解一下电脑装机的过程，有没有同学可以和大家一起分享一下这个过程呢？

[过渡]“硬件”这个词我们经常听到，那么他们到底是什么呢？这就是我们这节课要解决的问题。首先我们来看一下硬件。学生回答，巩固旧知识。

[学生回答]先选择主板、CPU、显卡、硬盘等，帮我装机的人就把它们连接起来，然后就装Windows XP和一些常用的软件。设计情景，引发学生兴趣。

硬件系统 [白板课件] 硬件：计算机系统中看得见、摸得着的部分。[讲授] 1.中央处理器（CPU）：它是计算机的心脏，影响着整台机器的速度。由运算器和控制器两个部件组成。运算器：是计算机进行信息处理的部件。控制器：是负责指挥、控制计算机工作的部件。

2.内存储器和外存储器统称为存储器。它是存储指令和数据的部件。3.输入设备：它是人与计算机的桥梁，把信息送入计算机。常见的输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪、数码摄像头、手写板等。4.输出设备：它将计算机的处理结果展现在我们眼前。常见的输出设备有：显示器、打印机等。

[设问]为什么我们对硬件系统这样分类呢？原来，这是根据他们的功能来划分的。我们试着对实物来研究讨论一下，看看是不是这样？ [实物展示]打开一台计算机的主机，让学生分组观察。

[白板课件 讨论、练习] “物以类聚分分看”： 4人小组讨论，分组观察。

分组讨论，完成练习。通过图解，讲授教学内容中的重点和难点，改变学生定性思维。（学生普遍认为计算机系统由主机、显示器、键盘、鼠标、音箱五部分组成。）让学生在实物观察、小组协作中获取知识，在愉快中自主学习。

存储器

[设问过渡] 刚才在实物观察中，大家都明确了这块是内存，这块是硬盘，它们都属于存储器，但大家知道它们之间有什么区别，还有其它哪些存储器吗？ [白板课件、讲授] [设问] 大家知道怎样去衡量存储器的存储空间大小吗？ [白板课件、讲授] [学生回答]“兆”等

[白板课件 练习]学生进一步理解存储单位的换算。课堂小结 [引导学生回忆、归纳] 计算机硬件是指计算机实际设备的总称。硬件由运算器、控制器、内存储器、外存储器、输入设备、输出设备组成。

完整的计算机系统是由硬件和软件完成的。硬件和软件互相配合，计算机系统才能正常工作。归纳并强化记忆。培养学生自己总结的习惯与能力，使知识在主动记忆中得到强化。3.教学评价

（1）你能根据提示填写下图吗？

(2)你认识多少个常见的外存储器，请写出来：_______________________________________

(3)2GB的U盘能存放多少个汉字，请列出算式：_______________________________________ 4.教学资源：

（1）《计算机硬件系统的组成》课件；（2）计算机硬件实物。

六、教学反思

本节课充分发挥学生的主导地位，以学生观察、讨论为主体活动，教师只作引导、归纳内容等辅助活动，课前的实践研究活动（装机过程探究），让学生先对硬件和软件的组成在合作的过程中作一个感性的简单认识，在课堂上多引导学生通过讨论来学习，培养他们的学习主动性。学生思考相关硬件和软件的相互关系、做练习，在这个过程中逐步扭转自己原先的硬件系统组成的概念，巩固并强化记忆“计算机硬件系统的组成”这一知识点。

二、计算机的组成 教学设计 篇5

设计周数：3周 学分：3 学分 适用专业：计算机科学与技术

预修课程：数字逻辑，数字逻辑课程设计，计算机组成原理

一、设计的目的及要求：

本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一，是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。目的是通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。

要求学生综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识，理解和熟悉计算机系统的组成原理，掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法，掌握指令系统结构设计的一般方法，掌握并运用微程序设计（Microprogramming）思想，在设计过程中能够发现、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA）。

二、设计内容：

基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。

设计过程中要求考虑到以下各方面的问题：

1、指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）；

2、数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）；

3、存储器划分（指令，数据）；

4、寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）；

5、指令格式（单字节，双字节，多字节）；

6、指令功能类别（算术／逻辑运算，存储器访问，寄存器操作，程序流控制，输入／输出）；

7、依据CPI值对指令系统进行性能分析。

三、设计的方法和步骤：

课程设计的过程按照软件工程的指导思想进行，依次为可行性分析，概要设计，详细设计，编码实现，测试，重复修改，直至设计完成。方法和步骤如下：

1、在《计算机组成原理》课内已完成的算术逻辑运算实验、存储器实验、总线基本实验、数据通路组成实验、微程序控制器实验和基本模型机实验的基础上，深入理解具备五条基本指令、应用微程序设计技术实现的控制器的简单模型机的组成结构、运行机制和工作原理；

2、认真剖析TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统的时序功能部件、指令译码电路、寄存器组控制、微指令格式、微指令流程、微地址形成部件的功能结构和工作机制，列出相应逻辑方程，找出指令操作码字段与微程序入口地址形成、寄存器组控制的对应关系，确定每个时钟节拍所对应的微操作；

3、根据TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统的功能最大化引脚图和完整数据通路图，设计自己的微指令流程框架、控制台流程，完整的指令系统，微程序流程总图，微指令代码表；

4、将微指令代码输入控制存储器并进行校对，利用所设计的指令系统编写测试程序，输入主存并加以运行，查看运行结果正确与否，提交指导教师确认设计结果；

5、编写课程设计报告。

四、成绩考核办法：

考核方法：要求学生独立完成课程设计，并写出课程设计报告，根据课程设计完成情况现场考核，并结合课程设计过程中的表现及课程设计报告对学生进行等级评定。

成绩评定：课程设计成绩分两部分，设计过程及结果占60％，设计报告占40％。

教研室主任（签名）：

计算机组成原理课程设计任务书 篇6

计算机组成原理

课程设计任务书

计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课。课程设计是学完该课程并进行了多个单元实验后，综合利用所学的理论知识，并结合在单元实验中所积累的计算机部件设计和调试方法，设计出一台支持自有指令系统的简单计算机系统。所设计的系统能在基于EDA的实验平台上运行一段基于自有指令的程序，通过检查程序结果的正确性来判断所设计计算机系统正确性。

课程设计属于设计型实验，不仅锻炼学生简单计算机系统的设计能力，而且通过进行主机系统及底层功能部件电路的设计及实现、系统的故障分析与定位、系统调式等环节的锻炼，进一步提高分析和解决问题的能力。

1．课程设计题目

课程设计的主要任务是设计一台简单的计算机系统,并调试通过。围绕这一主要目标，课程设计的题目可以根据自己的设计内容、实现方式、所设计的计算机系统的结构从下列备选题中选取，也可以自己命题。

1)基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现 2)基于硬布线控制器的简单计算机系统设计与实现

3)基于微程序控制和硬布线相结合的简单计算机系统设计与实现 4)支持流水线的简单计算机系统设计与实现 5)基于总线结构的简单计算机系统设计与实现 6)基于FPGA的简单计算机系统设计与实现 7)支持中断的简单计算机系统设计与实现

还可以在上述机器中支持其它功能,如溢出判断功能、浮点运算功能等。

2、简单计算机系统的设计目标

计算机系统设计的总体目标是设计模型机系统的总体结构、指令系统和时序信号。在对该模型机系统中的部件功能利用EDA软件的仿真功能进行仿真分析和功能验证的基础上，将部分电路下载到FPGA，并与适当的外围器件(包括部分芯片、输入/输出开关、LED显示等)相配合，实现模型机的主机系统。

要求所设计的主机系统能支持自动和单步运行方式，能正确地执行存放在主存中程序的功能，对主要的数据流和控制流通过LED适时显示信息。

3．本课程设计的主要技术指标 1)支持算术运算、逻辑运算、存储器读写、寄存器间数据传送等几类指令。2)支持立即数寻址、直接寻址、隐含寻址、间接寻址、寄存器寻址等几种基本的数据寻址方式和顺序寻址、跳跃寻址两种指令的寻址方式。

3)支持10条以上的指令。

4)能运行由自己所设计的指令系统构成的一段程序，程序执行功能正确。

4、系统设计要求

1)根据课程设计指导书的要求，选定系统的设计方案；

2)画出自己所设计计算机系统的原理框图和器件连接图，分析器件连接图中各器件不同引脚的功能，哪些可以固定连接，哪些需要通过微程序来控制，以及这些控制信号的有效形式；

3)画出各指令的指令周期流程图和所需要的控制信号； 4)设计出实现指令功能的微程序控制器或硬布线控制器； 5)布线、调试、验收； 6)课程设计报告和总结。5．课程设计成绩的评定

1)成绩根据课程设计的过程、课程设计的效果、课程设计报告的质量综合评定，三部分的比例为2:5:3。

2)课程设计的成绩评定等级为不及格、及格、中、良好、优秀五级，具体的评定标准见评分规则。

3)对基本功能进行扩展或具有非常鲜明特征或具有一定程度的创新的课程设计，可根据实际情况加分,但总分仍然以优秀为最高等级。

6、对课程设计报告的要求

1)课程设计报告是体现和总结课程设计成果的载体，主要内容包括：设计题目、设计目的、所选用芯片、设计方案、指令周期流程图、主要功能部件电路和系统电路图、指令系统设计、程序设计、微指令和微程序的设计(硬布线控制器中各控制信号的设计与实现电路)、遇到的问题及解决方法、设计总结、课程设计感想、参考文献等。

2)在课程设计报告的适当位置配合相应的实验原理图、数据通路图、微程序流程图、实验接线图、微指令代码表等图表进行说明。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

3)设计总结部分主要写本人完成工作简介以及自己的设计体会，包括通过课程设计学到了什么，哪里遇到了困难，解决的办法以及今后的目标。

4)课程设计报告打印时采用A4纸，页边距均为20mm，正文采用宋体小四号字，行间距18磅。文中大标题采用黑体小三号字，一级节标题采用黑体四号字，二级节标题采用黑体小四号字，表题与图题采用宋体五号字。

7．特别强调

1)不能带电插拔导线。

2)整个实验过程中不能插拔下载电缆。3)不能插拔其它实验台上的FPGA芯片。4)不能拔插实验台上与自己实验无关的芯片。8．课程设计时间安排

课程设计的总体时间为2周，总体安排如下: 第一天：到实验室布置任务和集中讲解；

第二天：学生自己设计,选择并熟悉自己所要的芯片；

第三天：领取导线和芯片,进行芯片功能和导线连通性能测试，在此基础上修改和完善原设计方案。

第四天到第十天：实验室调试、验收(期间根据实际情况加开１～２个晚班)。

二、计算机的组成 教学设计 篇7

一、教学目标

知识目标:认识计算机的硬件组成, 掌握其功能, 并能对各种硬件进行识别。

能力目标:培养自主学习、探究问题、动手实践的能力。

德育目标:通过合作学习, 培养团结协作的意识。

二、教学重点、难点

重点:计算机硬件系统的组成及功能。当出示硬件的实物或图片时, 学生能回答出它们的名称和基本作用。

难点:CPU和存储设备的主要参数。

三、教学准备

计算机硬件、Internet、学生每人一台计算机、自制的介绍计算机硬件组成的课件。

四、教学过程

1. 创设情境引入课题

师:2008年9月2 5日, 我国神舟七号载人航天飞船发射成功。我们共同见证了这一历史时刻, 真是让人激动不已。请问, 飞船在太空航行, 地面上的人们是通过哪些设备来控制它呢?

学生兴奋了起来, 开始七嘴八舌地议论。

生:我看到北京指挥控制中心有好多台计算机哟, 人们一定是通过计算机来控制天上的飞船的。

师:对。飞船能够成功发射, 计算机功不可没。同学们喜欢计算机吗?

生 (异口同声) :喜欢。

师:那让我们一起来探索计算机的奥秘吧。今天, 我们先学习计算机的硬件系统 (板书课题) 。

设计意图:通过回顾学生关注的真实事件来激发他们的学习兴趣, 增强学生的求知欲, 顺利引入课题。

2. 以“易”导学分析主题

师:同学们还眷恋小学生活吧?今天, 我们就穿越时光隧道再次回到小学课堂, 来计算一道数学题。请同学们准备好草稿纸 (故意的, 其实不需要) , 计算9+6÷3=? (板书) 。

生1:等于11。

师:你真聪明, 恭喜你答对了。说说看, 你是怎样得出结果的呢?

生1惊讶状。

师:大家想一想, 要计算这道题需要几个步骤?

生2 (在教师的引导下) :第一步, 通过眼、耳等感觉器官将信息输送到大脑并存储起来;第二步, 对这一信息进行加工处理 (先算出6÷3=2, 再算出9+2=11) ;第三步, 由大脑控制人把最终结果以某种方式 (用嘴描述或用手书写) 表达出来。

师:正确。计算机正是模仿人脑进行工作的。首先, 通过输入设备将程序和原始数据送入内存, 告诉计算机要做哪些事、按什么步骤去做。然后, 计算机从内存中取出指令送到控制器去识别, 分析该指令要做什么事。控制器根据指令的含义发出相应的命令, 控制各部分的工作。当运算任务完成后, 根据指令将结果通过输出设备输出。由此可见, 计算机计算这道题应该经历的工作过程是?

生3:输入→存储→运算→输出。

师:那么, 计算机要想完成这样的工作过程, 必须有支持它的硬件设备, 即输入设备、存储设备、控制设备、运算设备和输出设备。由于厂家在生产时把运算器与控制器集成到一起了, 我们又称集成的部分为中央处理器, 简称CPU。

设计意图:要想让学生更好地理解计算机的硬件组成, 应该先让学生知道计算机的工作过程。如果仅凭简单枯燥的讲述, 学生不能产生深刻的体会。在这个环节, 教师巧妙安排, 让学生先来看一看人是如何解决数学问题的, 再引申到计算机, 从而更容易地理解计算机硬件系统的组成。

3. 小组合作探讨功能

(1) 分配任务 自主探究

教师将学生分为四个小组, 每个小组推荐一人担当小组长。每个小组借助教师准备的资源, 探究一部分任务, 分工如表1。

在这个过程中, 教师深入到每个小组中进行指导和点拨。由于给了学生充分的自主探究的机会, 他们的积极性较高。

(2) 交流成果 总结任务

师:现在我们请每个小组展示自己的成果, 然后大家讨论。

教师总结, 学生将结果填入表中 (见表2) 。

设计意图:本环节采用分小组、分任务自主探究的方式, 充分体现学生的主体地位, 培养他们自主探究、动手实践及团结协作的能力。

4. 全课总结 提炼精华

师:现在我们一起把前面得出的结论总结一下。

学生总结, 教师板书:

师:上面是计算机硬件系统的组成, 同学们明白什么是计算机的硬件了吗?

生:构成计算机看得见、摸得着的部件称为计算机硬件。

师:光有硬件能构成完整的计算机系统吗?

生:不能。

师:为什么?

学生发表各自的观点。

师:光有硬件的计算机, 我们叫它“裸机”, 就像是“植物人”, 不能做任何事情。只有安装上软件系统才能称得上是完整的计算机。同学们想更好地学习软件系统, 那就期待下一节课的讲解吧。

5. 拓展延伸 学以致用

计算机组成原理实验教学探索 篇8

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.

二、计算机的组成 教学设计 篇9

题目：控制器综合设计实验

学院： 姓名： 学号： 同组人： 完成日期：

一、需求分析

1、程序设计目的

（1）在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。

（2使用简单模型机和复杂模型机的部分机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

（3）掌握微程序控制器的组成原理。

（4）掌握微程序的编写、写入，观察微程序的运行。

（5）通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。

2、程序设计内容

（1）分析所设计系统中各功能模块的工作原理；

选用合适的器件（芯片）； 提出系统的设计方案；

（2）根据系统流程图，编写程序与微程序并调试通过

记录运行情况

对所设计电路进行调试。

将ADD指令做适当的修改操作并调试通过

对原理图进行相应的修改，实现带移位的运算的模型机。

二、结构设计

[1] 运算器单元（ALU UINT）

运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并－串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状态控制端。ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由ALU-B控制该三态门。[2] 寄存器堆单元（REG UNIT）

该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。

[3] 指令寄存器单元（INS UNIT）

指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。[4] 时序电路单元（STATE UNIT）

用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。[5] 微控器电路单元（MICRO－CONTROLLER UNIT）

微控器主要用来完成接受机器指令译码器送来的代码，使控制转向相应机器指令对应的首条微代码程序，对该条机器指令的功能进行解释或执行的工作。由输入的W/R信号控制微代码的输出锁存。由程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）实现程序的取指功能。[6] 逻辑译码单元（LOG UNIT）

用来根据机器指令及相应微代码进行译码使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，及工作寄存器R0、R1、R2的选通译码。

[7] 主存储器单元（MAIN MEM）

用于存储实验中的机器指令。

[8] 输入输出单元（INPUT/OUTPUT DEVICE）

输入单元使用八个拨动开关作为输入设备，SW-B控制选通信号。输出单元将输入数据置入锁存器后由两个数码管显示其值。

*该CPU数据结构通路框图如下：

微指令译码电路如下：

图中MS24—MS16对应于微指令的第24—16位，S3S2S1S0MCn为运算器的方式控制，详见实验一和实验二；WE为外部器件的读写信号，‘1’表示写，‘0’表示读；1A、1B用于选通外部器件，通常接至底板IO控制电路的1A1B端，四个输出Y0Y1Y2Y3接外部器件的片选端。

图5—3中MS15—MS13对应于微指令中的F1，经锁存译码后产生6个输出信号：LRi、LDR1、LDR2、LDIR、LOAD、LAR。其中LDR1、LDR2为运算器的两个锁存控制（见实验一）；LDIR为指令寄存器的锁存控制（见系统介绍中指令寄存器电路）；LRi为寄存器堆的写控制，它与指令寄存器的第0位和第1位共同决定对哪个寄存器进行写操作（见系统介绍中寄存器堆电路和图5-4）；LOAD为程序计数器的置数控制，LAR为地址寄存器的锁存控制（见系统介绍中程序计数器和地址寄存器电路）。以上6个输出信号均为‘1’有效。

图5—3中MS12—MS10对应于微指令中的F2，经锁存译码后产生6个输出信号：RAG、RBG、RCG、299-G、ALU-G、PC-G。其中RAG、RBG、RCG分别为寄存器Ax、Bx、Cx的输出控制（见系统介绍中寄存器堆电路）；299-G为移位寄存器的输出控制（见实验二）；ALU-G为运算器的输出控制（见实验一）；PC-G为程序计数器的输出控制（见系统介绍中程序计数器和地址寄存器电路）。以上信号均为‘0’有效。

图5—3中MS9—MS9对应于微指令中的F3，经锁存译码后产生6个输出信号：P1、P2、P3、P4、AR、LPC。其中P1、P2、P3、P4位测试字，其功能是对机器指令进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支和循环运行（见实验4的图4-1（b）和图5-4）；AR为运算器的进位输出控制（见实验一）；LPC为程序计数器的时钟控制（见系统介绍中程序计数器电路）。以上信号均为‘1’有效。

三、系统工作原理描述

1.数据通路

2.指令系统的设计及格式

实验设备的数据通路与图2-5-1 相同,微指令格式见表2-5-2 微指令格式，可根据自己的需要设计指令系统。

系统可以支持三种指令格式。机器指令格式

一、格式二与实验5 相同，这里介绍格式三：二字节指令,第一字节为操作码,第二字节D 为操作数

其中，OP-CODE 为操作码，Rs 为源寄存器，Rd 为目的寄存器，在无操作数 时,第0～3 位无意义。并规定：

按照实验3 中所介绍过的机器指令格式

一、格式二本实验设备最多可以

设计16 条指令，如果考虑各种寻址方式，系统功能就太低了。为了增加系统 功能，本实验台还提供了第二操作码进行二次译码，这样源寄存器和目的寄 存器都有指令的1，0 位决定（此时使用源寄存器总线数据应选择Rd,即

CBA=101）。这样给大家的微程序编程提供了更多的想象空间。为了易于编程 我们推荐下列格式：

其中，OP-CODE 为操作码，Rd（Rs）为目的（源）寄存器。M 为寻址 模式(第4 位和第7 位为这类指令的特征字)，具体寻址方式可自行定义，建 议定义如下：

IN：单字节（8 位）指令。其含义是将数据开关上的8 位数据输入到目的寄存器 R0 中；

MOV：双字节传送指令。其含义是将源地址指出的内容传送到目的地址指出 的单元（或寄存器）中，其中①MOV R1，#XXH：地址单元01 和02 中的指令含 义是将指令的第二字节作为操作数传送到目的寄存器R1 中。②MOV addr，R1： 地址单元04 和05 中的指令含是将源寄存器R1 的内容传送到指令的第二字节所指 出的目的地址单元中；

ADD：单字节指令。其含义是将目的寄存器R1 的内容与源寄存器R0 的内容 相加，结果存入目的寄存器R1；

OUT：双字节指令。其含义是将内存中以第二字为地址的单元内容通过数据 总线送至LED 显示；

JMP：双字节指令。其含义为执行这条指令时，将指令第二字节的内容装入 程序计数器（PC）。3.微程序及微程序流程

微程序控制器首先在给出的微地址为00H 中读出

微指令，然后给出下一条微指令地址01H。微指令地址01H、02H 这两条微指令 均为公用微指令，机器指令的取指就是从这里开始的。微地址为01H 的微指令执 行的是PC→AR（要执行指令的地址送到地址寄存器AR）及PC+1（PC 指向下一 条机器指令或机器指令的下一字节）微指令，同时给出下一条微指令地址02H。微地址02H 中微指令执行的是（AR）→IR（把AR 所指RAM 中的指令送到IR 寄 存器），同时给出判别信号P(1)及微指令基地址(10H)。下一条微地址将根据P（1）的测试结果得出，即：下一条微地址=基地址(10H)∨指令寄存器（IR）中的高4 位。在产生下一条微指令地址时,由于指令中IR7、IR6、IR5、IR4 不同，所产生的 下一条微指令地址也不同。在IR7、IR6、IR5、IR4 为00(即：NOP 机器指令)时，执行10H 的微指令，而10H（NOP）这条微指令的功能只是给出了微指令的下地 址01。每一条机器指令对应微程序的最后一条微指令后续地址一定是01H。接下来 重新执行微指令地址为01H、02H 的公共微指令，取出下一条机器指令的操作 码，再根据P（1）的测试结果得出下一条微指令的微地址，┅┅。

四、外接口定义

实验仪器：

Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统一台：Dais-CMH+计算机组成原理教学实验系统采用内、外总线结构，按开放式的要求设计了各关联的单元实验电路，创造了按键式操作环境，实验方式灵活多样。在系统监控的管理下向用户提供“L”（单元手动）、“H”（单元自动）、“M”（模型机）三种工作方式；自带虚拟PC逻辑示波器、逻辑笔等测试工具，Windows、DOS及LED多个操作平台自由选择，可自成一体独立运行，亦可配合先进的动态跟踪集成软件，凭借PC资源形成强大的在线调试与图形示意系统。

实验用扁平线导线若干：用于连接电脑与Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统。导线若干：用于Dais-CMH+/CMH 计算器组成原理教学实验系统各组件之间的连接。电脑一台：显示“指令系统窗口”。

微指令格式：微指令字长32 位，各位对应控制功能如下：

其中：AR 为算术运算是否影响进位及判零标志控制位：UA5-UA0 为6 位后续微地址：A 字段和B1、B2 字段为译码字段，A 字段中的RS-B、RD-B 分别为源寄存器、目的寄存器及变 址寄存器的选通信号，它的功能是根据机器指令来选通三个工作寄存器R0、R1、R2，如图3 －3 所示，图中I0-I3 为指令寄存器的第0-3 位。LDR1 为打入工作寄存器信号的译码器使能

控制位。

B 字段中P（1）、P（2）、P（3）三个测试字位，其功能是根据机器指令及相应微代码进 行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。其原 理如图3－4。图中I7-I2 为指令寄存器第7-2 位输出，SE5-SE0 为微控器单元微地址锁存器 的置“1”控制端，参看图3－2。

图3－3 A 字段译码器的部分功能 图3－4 B 字段的功能

五、系统详细设计

程序设计基本原理

图3－1 时序电路原理图

实验所用的时序电路原理如图3—1 所示，可产生4 个等间隔的时序信号T1-T4 其

中Ф 为时钟信号，由位于实验装置右上方的方波信号源提供。学生可根据实验自行选择方 波信号的频率。为了便于控制程序的运行，时序电路发生器也设置了一个启停控制触发器 CR，使T1-T4 信号输出可控。图中STEP(单步)、STOP(停机)分别由位于实验装置中部管CPU 的两个PIO 口控制。启动信号START 由“单步”、“连续”二运行命令键产生。当按动“连续”

命令键时管理CPU 令STEP=0(EXEC)，运行触发器CR 一直处于”1”状态，因此时序信号T1 —T4 将周而复始地发送出去。当按动”单步”命令键时管理CPU 令STEP=I(STEP)，机器便 处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU 周期的时序信号就停机。利用单步方式，每次只 读一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。另外当机器连续运行时，如果按动“暂停”命令键管理CPU，则令STOP=1，也会使机器停机。

用复杂模型机方式设计并完成给定指令的微程序。MOV R0，IMM MOV R1，[10H] ADD R0，R1 JCZ L1 ；相对寻址 MOV [11H]，R0 L1: HLT

微控器实验原理图

六、主要参考文献

《计算机组成原理》 高等教育出版社 唐朔飞著

计算机的组成的教案 篇10

计算机的组成

一、教学目标

1、知识与技能

1了解计算机的工作过程并能正确使用计算机

2、了解计算机硬件的各个组成部份及其作用

3、了解软件的分类,知道常见的软件的类别

2、过程与方法

本节课采用讲授演示法、操作练习法、讨论法、问题解答法多种教学方法，让学生亲历观察思考、交流讨论等学习过程，培养学生的自主学习能力、合作探究能力。3情感目标

在学习过程中,激发学生学习计算机基础知识的兴趣和积极探究的精神。

二、教学重点与难点

教学重点：计算机系统的组成及结构,各主要部件的作用。教学难点：计算机系统的组成及结构。

三、教具学具：多媒体课件、教科书

四、教学方法：讲授演示法、操作练习法、讨论法、问题解答法

学习方法：自主学习和协作学习

五、教学过程

(一)创设情境、导入新课

教师：导入教材中15页的情境：计算机的种类众多，有台式的，有笔记本，有掌上电脑等，你可能用过计算机，或者见过计算机，但是，你们对计算机的认识有多少呢？ 学生：思考并作答。

教师：上课前先给学生提出一些关于计算机的用途的问题，例如：同学们通常使用计算机做什么呢？ 学生:回答：······

教师：“同学们知道这样高性能的机器是由什么组成的吗？ 学生：不知道。教师：“一个计算机系统究竟由哪几部分组成？各自有何作用？相互之间有何关系？”这就是我们本节课要研究的内容了，让老师带领同学们去认识计算机吧。讲授新课

教师：介绍计算机的组成

一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。

1、计算机硬件系统

计算机硬件是人们看得见、摸得着的实体，它是由一组设备组装而成的，将这些设备作为一个统一体而协调运行，故称之为硬件系统。

计算机硬件主要包括：处理器、存储器、输入设备和输入设备四个部分。

（1）处理器：运算器和控制器

运算器是计算机对数据进行加工处理的部件；控制器是计算机的 指挥中心，用来控制计算机各部件协调工作，并使整个处理过程有条 不紊地进行；运算器和控制器合称为中央处理器，简称CPU；CPU 是计算机的核心部件，相当于人的大脑。

（2）存储器

存储器具有记忆功能，是计算机记忆或暂存数据的部件。

存储器分为内存储器与外存储器。（3）输入/输出设备

输入设备用于把原始数据和程序输入到计算机中。常见的有键 盘、鼠标、摄像头、扫描仪等。

输出设备用于数据的输出，把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常见的有显示器、打印机、绘图 仪、投影仪等。

教师：一边讲一边配合ppt课件演示各种硬件设备的图片。

教师：同学们，现在你们可以根据刚才看到的图片和老师的讲解尝试着辨认图2-2的计算机部件并标出各个部件的名称。

学生：尝试辨认图2-2的计算机部件并标出各个部件的名称。教师：走下座位抽查一些同学的辨认情况并公布答案。教师：介绍计算机软件系统

软件就是各种程序的组合，包括系统软件和应用软件。

（1）系统软件

系统软件包括操作系统和程序等。

操作系统是控制其他程序运行、管理系统资源并为用户提供操作界面的系统软件的集合。如：Windows操作系统（windows98/ME/2000/XP)、Linux操作系统等。（2）应用软件

图像处理软件，如：Photoshop软件、office软件等。杀毒软件，如：瑞星、360卫士等。下载软件，如：迅雷、网际快车等。学生：认真听老师讲课。

教师：一边讲一边配合ppt课件演示

（三）学生尝试总结，教师对其修改补充

学生通过自己本节课的学习，自己先进行本节课知识的总结，再由老师加以修改和补充。加深了学生对知识的记忆，也增强了学生的概括能力和表达能力。

六、课后小结

本节课我们深入了解了计算机系统的组成、硬件系统的五个组成部分，以及处个部分的作用，还简单介绍了软件是由系统软件和应用软件两部分组成的，以及我们生活中的常用软件。

七、布置作业

1、复习巩固今天所学的知识点

2、上网了解计算机的发展历史

3、了解自己使用的计算机上安装了什么操作系统

计算机系统的组成及其结构 篇11

关键词:硬件 软件 存储器 输入设备 输出设备

DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.023

1 引言

随着科学技术的不断发展,计算机的应用越来越广泛,所起的作用也越来越大,已经成为我们日常工作和生活的重要的组成部分。计算机的组成主要由硬件系统和软件系统组成。

2 计算机系统各部分的组成及其结构

2.1 计算机系统的基本组成

2.1.1计算机硬件系统

计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件是指组成计算机的各种物理设备,也就是我们看得见,摸得着的实际物理设备。它包括计算机的主机和外部设备。具体由五大功能部件组成,即:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。这五大部分相互配合,协同工作。其简单工作原理为:首先由输入设备接受外界信息(程序和数据),控制器发出指令将数据送入(内)存储器,然后向内存储器发出取指令命令。在取指令命令下,程序指令逐条送入控制器。控制器对指令进行译码,并根据指令的操作要求,向存储器和运算器发出存数、取数命令和运算命令,经过运算器计算并把计算结果存在存储器内。最后在控制器发出的取数和输出命令的作用下,通过输出设备输出计算结果。

2.1.2计算机软件系统

计算机软件系统包括系统软件和应用软件两大类。

>系统软件

系统软件是指控制和协调计算机及其外部设备,支持应用软件的开发和运行的软件。其主要的功能是进行调度、监控和维护系统等等。系统软件是用户和裸机的接口,主要包括:

1)操作系统软件, 如DOS、WINDOWS98、WINDOWS NT、Linux,Netware等

2)各种语言的处理程序, 如低级语言、高级语言、编译程序、解释程序。

3)各种服务性程序,如机器的调试、故障检查和诊断程序、杀毒程序等

4)各种数据库管理系统,如SQL Sever、Oracle、Informix、Foxpro等

> 应用软件

应用软件是用户为解决各种实际问题而编制的计算机应用程序及其有关资料。应用软件主要有以下几种:

1)用于科学计算方面的数学计算软件包、统计软件包

2)文字处理软件包(如WPS、WORD、Office 2000)

3)图像处理软件包(如Photoshop、动画处理软件3DS MAX)

4)各种财务管理软件、税务管理软件、工业控制软件、辅助教育等专用软件。

> 硬件和软件的关系

1)硬件与软件是相辅相成的,硬件是计算机的物质基础,没有硬件就没有计算机。

2)软件是计算机的灵魂,没有软件,计算机的存在就毫无价值。

3)硬件系统的发展给软件系统提供了良好的开发环境,而软件系统发展又给硬件系统提出了新的要求。

2.2 计算机硬件五大功能部分

2.2.1 运算器

运算器又称算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit简称ALU)。它是计算機对数据进行加工处理的部件,包括算术运算(加、减、乘、除等)和逻辑运算(与、或、非、异或、比较等)。 ?

2.2.2 控制器

控制器负责从存储器中取出指令,并对指令进行译码;根据指令的要求,按时间的先后顺序,负责向其它各部件发出控制信号,保证各部件协调一致地工作,一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。

硬件系统的核心是中央处理器(Central Processing Unit,简称 CPU)。它主要由控制器、运算器等组成,并采用大规模集成电路工艺制成的芯片,又称微处理器芯片。

2.2.3 存储器

存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息,包括原始的输入数据。经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放在存储器中。而且,指挥计算机运行的各种程序,即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。存储器分为内存储器(内存)和外存储器(外存)两种。

2.2.4 输入设备

输入设备是给计算机输入信息的设备。它是重要的人机接口,负责将输入的信息(包括数据和指令)转换成计算机能识别的二进制代码,送入存储器保存。

2.2.5 输出设备

输出设备是输出计算机处理结果的设备。在大多数情况下,它将这些结果转换成便于人们识别的形式。

2.3 计算机的总线结构

微型计算机硬件结构的最重要特点是总线(Bus)结构。它将信号线分成三大类,并归结为数据总线(Date Bus)、地址总线(Address Bus)和控制总线(Control Bus)。这样就很适合计算机部件的模块化生产,促进了微计算机的普及。微型计算机的总线化硬件结构图如图所示。

微型计算机总线化硬件结构图

2.4 存储器

计算机的存储器由两部分组成——内存储器和外存储器。内存储器最突出的特点是存取速度快,但是容量小、价格贵;外存储器的特点是容量大、价格低,但是存取速度慢。内存储器用于存放那些立即要用的程序和数据;外存储器用于存放暂时不用的程序和数据。内存储器和外存储器之间常常频繁地交换信息。外存储器主要有磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。

微型计算机的内存储器是由半导体器件构成的。从使用功能上分,有随机存储器 (Random Access Memory,简称 RAM),又称读写存储器;只读存储器(Read Only Memory,简称为ROM)。

2.5 计算机的主要性能指标

对于不同用途的计算机,其对不同部件的性能指标要求有所不同。例如:对于用作科学计算为主的计算机,其对主机的运算速度要求很高;对于用作大型数据库处理为主的计算机,其对主机的内存容量、存取速度和外存储器的读写速度要求较高;对于用作网络传输的计算机,则要求有很高的I/O速度,因此应当有高速的I/O总线和相应的I/O接口。

2.5.1 运算速度

计算机的运算速度是指计算机每秒钟执行的指令数。单位为每秒百万条指令(简称 MIPS)或者每秒百万条浮点指令(简称 MFPOPS)。它们都是用基准程序来测试的。影响运算速度的有如下几个主要因素:

> CPU的主频。指计算机的时钟频率。它在很大程度上决定了计算机的运算速度。例如,Intel公司的CPU主频最高己达3.20GHz以上,AMD公司的可达400MHz以上。

> 字长。CPU进行运算和数据处理的最基本、最有效的信息位长度。PC机的字长,已由8088的准16位(运算用16位,I/O用8位)发展到现在的32位、64位。

> 指令系统的合理性。每种机器都设计了一套指令,一般均有数十条到上百条,例如:加、浮点加、逻辑与、跳转……等等,组成了指令系统。

2.5.2 存储器的指标

> 存取速度。

内存储器完成一次读(取)或写(存)操作所需的时间称为存储器的存取时间或者访问时间。而连续两次读(或写)所需的最短时间称为存储周期。对于半导体存储器来说,存取周期约为几十到几百ns(10-9秒)。

> 存储容量。

存储容量一般用字节(Byte)数来度量。PC机的内存储器已由286机配置的1MB,发展到现在2G,甚至2G以上。内存容量的加大,对于运行大型软件十分必要,否则会感到慢得无法忍受。

> I/O的速度

主机I/O的速度,取决于I/O总线的设计。这对于慢速设备(例如键盘、打印机)关系不大,但对于高速设备则效果十分明显。例如对于当前的硬盘,它的外部传输率已可达20MB/S、4OMB/S以上。

3 结束语

我们相信,新型计算机与相关技术的研发与应用,是二十一世纪科技领域的重大创新,必将推进全球经济社会高速发展,实现人类历史上的重大突破。科学在发展,人类在进步,历史上的新生事物都要经历一个从无到有的艰难历程,随着一代又一代科学家们的不断努力,未来的计算机一定会是更加方便人们工作、生活、学习的好伴侣。

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二、计算机的组成 教学设计 篇12

前一阶段, 我们初中化学备课组对沪教版第三章第四节《物质组成的表示方法》第二课时进行了集体备课, 我们对教材进行了认真的思考、详细的分析、讨论, 从初步的设计到最后的定稿, 这中间出现了许多的困惑, 现将困惑及解决的方法整理出来。

一、如何理清该堂课的教学内容板块

通过研读教材, 我们发现该节课第二课时的教学任务有: (1) 化合价的概念; (2) 原子团概念的理解; (3) 化学式中数字如何确定? (4) 化学式如何书写?这些任务中, “化学式中数字的确定”、“化学式如何书写”将成为本节教学的重点。基于学生刚接触化学, 缺乏原子结构等知识支持以及知识本身的抽象性等特点, “化学式中数字的确定”将成为本节课的难点。此外, 教材按“化合物有固定的组成——化学家研究物质的组成——化合物中不同元素的原子个数比——化合价——化学式书写”的线索来组织, 并以文本、表格 (常见元素和原子团的化合价) 、活动性栏目 (联想与启示, 活动与探究) 来呈现教学内容。在第一课时, 已经讲解了什么叫化学式、化学式数字所代表的意义。结合主题内容、教材组织及呈现的方式, 我们教研组确定了该堂课的三个板块:第一, 单质化学式的书写;第二, 化合价的规律及能正确标出化学式的化合价;第三, 化学式书写的一般步骤。通过这三个板块解决这节课的教学。

二、如何提高学生的探究能力

建构主义认为, 学习是学生在与周围环境相互作用的过程中, 逐步建立起关于外部世界的知识, 从而使自身知识结构得到发展。知识是学习者在一定的情境即社会背景下, 借助他人的帮助, 利用必要的学习资料, 通过建构意义的方式而获得的。因此, 学生是学习的主人, 学习的责任在学生自己。对教师来说, 教师在这个学习过程中应积极地为学生创设适合其主动探究学习的情境, 起到引领作用。对学生来说, 主动探究学习情境的创设是引发其思维和认识冲突的条件。教学过程中的情境的设置不仅能陶冶学生的情操, 而且还能为学生的学习提供良好的暗示和启迪, 有利于锻炼学生的创造性思维, 培养其各种适应能力。

在第一次备课过程中, 我们的设计如下:

第一板块:由于单质的化学式书写比较简单, 单质化学式的书写直接给出书写的规律。

第二板块:首先给出化合价和原子团的概念, 记住化合价, 告诉学生化学式中化合价标注的位置。

第三板块:举例, 写出氧化铝的化学式, 告诉学生书写化学式的一般步骤。然后是巩固练习。

经过讨论、分析后发现, 该教学的设计完全是以教师为主导, 课堂行为完全功利化, 在课堂教学中学生的习惯养成、行为磨砺中培养出来的个性品质完全没有, 直接转化成“记忆——朗读——记忆”。整节课偏重于技能目标。

于是我们备课组调整教学方案, 设计如下:

第一板块:由于学生在前面已经学过许多物质的化学式, 因此首先让学生写出一些单质的化学式, 然后让学生通过讨论得出单质的化学式书写的一般规律。

第二板块:首先让学生通过已学过的化合物的化学式, 讨论书写化合物时要注意的几个事项: (1) 元素符号书写是否规范; (2) 化学式中数字如何确定; (3) 化学式中元素符号的先后顺序。第一个问题在前一节内容中已经学过, 从第二个注意事项引出化合价, 阅读表格3~7 (常见元素和原子团的化合价) , 找出化合价的规律, 认识原子团。根据所学化学式, 讨论化合物中化学式中化合价有哪些规律, 从而得出化合物中, 各元素化合价的代数和为0。

第三板块:在第二板块中已经解决书写化学式的三个问题, 所以接着让学生试着写出氧化铝的化学式。讨论化学式书写时一般的步骤有哪些。