计算机组成原理4（精选8篇）
计算机科学技术的发展不仅极大地促进了整个科学技术的发展，而且明显地加快了经济信息化和社会信息化的进程。因此，计算机教育在各国都备受重视，计算机知识与能力已经成为21世纪人才素质的基本要素之一。
目前我国高等院校对非计算机专业的计算机教育分为三个层次，即“计算机文化基础”教育、“计算机技术基础”教育和“计算机应用基础”教育。其中“计算机技术基础”包括《计算机软件技术基础》和《计算机硬件技术基础》，“计算机应用基础”包括《数据库系统》、《计算机网络》和《多媒体技术》等等。而且国家教委对非计算机专业的本科生在计算机知识和能力方面应该达到如下要求：
⑴掌握计算机软、硬件基础知识：具备使用计算机实用工具处理日常事务的基本能力；具备通过网络获取信息、分析信息、利用信息，以及与他人交流的能力；了解并能自觉遵守信息化社会中的相关法律与道德规范。
⑵具有使用典型的专用软件（包）和软件工具解决本专业领域中问题的能力。⑶具备利用数据库技术对信息进行管理、加工和使用的意识与能力。此外，对某些专业的本科生同时提出了更高的要求：
⑴具备通过建模编程和在本专业领域中进行科学计算的基本能力（偏理科专业）；
⑵掌握计算机硬件的基本技术与分析方法，具备利用计算机硬件及接口技术解决本专业领域中问题的基本能力（偏工科专业）；
⑶具备专业领域中计算机应用系统的集成与开发能力。
我国高等院校对计算机科学与技术专业（即计算机专业）的计算机教育也是分为三个层次，该层次是根据高校的学科类别划分的：
⑴具有计算机一级学科博士学位授予权的教育部属重点高等院校。该类本科着重培养理论基础比较坚实、技术掌握熟练、有一定研究和开发能力的计算机专业学科型人才（约本科的10%可攻读博士学位）。
⑵具有一个计算机二级学科专业博士点的教育部属高等院校。该类本科着重培养有一定的理论基础、技术掌握比较熟练、有一定的研究或开发能力的计算机专业人才，其中一部分培养成学科型人才，另一部分培养成应用型人才（约本科的5%可攻读博士学位）。
⑶具有计算机二级学科专业硕士点的省属高等院校。该类高等院校本科面向企业应用，侧重培养对计算机技术或部分计算机技术掌握比较熟练，有一定的开发、应用能力的计算机专业应用型人才（约本科的2.5%可攻读博士学位）。
2.《计算机组成原理》课程的地位
《计算机组成原理》是计算机类各专业的一门必修的核心课，主要讨论计算机单机系统的结构组成、原理及内部工作机制。本课程在先导课和后继课之间起着承上启下的作用，一般教学时数为７0～９０学时。在本课程的教学中，我们准备遵守如下原则：
⑴ 本书强调计算机的基本概念和基础知识，对计算机的各大基本部件的组成原理、设计方法及相互关系都进行了详尽的描述。在讲授一般原理的同时，注意与实际应用相结合，以避免理论和实际脱节。主要以国内外流行的机型为例，同时介绍了一些常用的微处理器、接口、存储器和其它集成电路芯片。
⑵ 计算机技术的发展日新月异，作为一本专业基础课程，不可能也没有必要处处体现先进技术，有时过于求新，反倒会使内容显得高深且难以理解，本课程在阐述中注意由浅入深，循序渐进，在讲清基本原理的基础上，再提出先进技术和新的发展方向，以减少学习的难度。
⑶ 本课程根据教材各章节内容的要求按横向方式组织课程实例，而不拘泥于某一种具体的机型，以减少局限性，扩大学员的视野和适应面。考虑到目前国内的实际情况，实例以微、小型机为主。
⑷ 目前CPU已做成一个小小的芯片。如果要讨论一台具体机器的控制器将是很困难的。在教学中仅仅参照一个仅有十几条指令的模型机为例，试图通过解剖这样一个小小的“麻雀”来介绍组合逻辑控制器和微程序控制器的设计方法。
⑸ 教学中鼓励和提昌能够看懂的内容学员自己学习、非重点内容放给学员自己
学习、教学要求了解的内容由学员自己学习，一方面提高学员的自学能力同时也不影响教学内容的撑握。
3.我院委培计算机应用专业本科的定位
我个人理解应该介于计算机专业与非计算机专业之间。应该达到：
⑴具备通过建模编程和在本专业领域中进行科学计算的基本能力（偏理科专业）；
⑵掌握计算机硬件的基本技术与分析方法，具备利用计算机硬件及接口技术解决本专业领域中问题的基本能力（偏工科专业）；
⑶具备专业领域中计算机应用系统的集成与开发能力。
不妥地方以训练部门的规划为准。
4.该课程教学实施的一点考虑
21世纪是一个信息化社会，信息化社会的特点：
①21世纪是一个以知识为支配地位的知识经济时代。
②在这个时期，科学技术突飞猛进，知识更新快；学生获取知识的渠道日趋广泛；过去的那种教师是知识的垄断者和知识的传授者的时代已经逐渐过去。
③21世纪是一个学科综合、知识面极其广泛的社会结构，知识的广泛性与专业性、学科的宽与专都在发生着新的变化；市场经济条件下（竟争的同时提昌合作，国际化与区域化的协同等）工作岗位的不固定。专家预见：21世纪是一个终身学习的社会（也是极易被工作岗位淘汰的社会）。该时期的“文盲”是那些不会学习的人。④21世纪培养和争夺高素质军事人才将是世界军事变革的核心，也是军事竟争的焦点。所以，人才培养是做好军事斗争准备的当务之急。
为此：
⑴转变思想观念：改变过去中学阶段的学习方法与方式
①建立新的师生观：教员由支配者变为指导者、促进者和合作者；学员突出主体性和创造性，由被动接受变为主动学习。
②建立新的内容观念：重视知识传授，更注重开发智力、培养能力、提高素质等良好的非智力因素。
③建立新的过程观念：科学设计教学过程，创设和谐教学情境，营造浓郁学术氛围；实施双向交流。
④建立新的质量观念：学员良好的全面素质、复合知识结构和综合能力、认知能力、创新精神及创新能力等将作为评价教学质量的标准。
⑵发挥学员认知主体作用的教学手段和方法
①启发式教学：激发思维，师生互动，增强学员学习的主动性、积极性和创造性。
②民主教学：以学员为主体，以学习为中心。鼓励争辩，课堂氛围宽松和谐。③开放式教学：课上课下融合（校内校外结合，院校部门联合），培养发散思维，增强学员学习的自主权（课内教学专心用于学习）。
④研究式教学：废除灌输式，昌导研讨式、探索式。教员指点学员自主获取知识。
⑶如何处理好教学中的问题
教学工作的问题、意见、建议不具任何形式多提意见。同时准备召开一到两次教学座谈会，面对面共同研究教学法，立争使同学们通过计算机系列教学，在认知能力和创新能力方面能够有一个较大的提高。【告诉同学们的联系电话：831057（O）、828729（H）】
变革时期对我们每一次人是幸运、挑战、也是责任。教育改革是国家的需要、民族的需要、是生存和发展的需要、也是提高生活标准的需要，所以需要人人树立主人翁意识，积极参与改革。愿望能否实现，原我们共同努力！
5.教学时数的划分（70学时）
第一章：6学时
第二章：6学时
第三章：8学时
第四章：
第五章：30学时
第六章：7学时
第七章：10学时
第八章：1学时
机动：2
6.对同学们的几点要求：
①专心听课、做好笔记、课后认真复习；
②多做练习，珍惜上机时间；
③教学中的问题及时反馈；
④经济允许时，适当看些参考书。
最后祝愿同学们：
(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分及其作用; (3) 知道存储器的分类、内存RAM与ROM的区别及其作用; (4) 了解软件的分类, 知道常见的软件的类别。
(2) 过程与方法: (1) 通过让学生观察计算机的结构和主要部件, 了解计算机结构及各部分的作用; (2) 通过学习活动让学生体验计算机软件的分类及其作用, 并归纳计算机系统的组成结构图。
(3) 情感态度与价值观: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。
[教学重点与难点]
(1) 教学重点:计算机系统的组成及结构, 各主要部件的作用。
(2) 教学难点:难点:计算机系统的组成及结构。
[教学方法]
任务驱动法、讨论法、合作探究法、讲授法。
[讲授新课]
教师活动:完整的计算机系统由计算机硬件和计算机软件两部分组成。我们先来学习计算机的硬件系统。
1.计算机硬件系统
教师活动:计算机的硬件由主机和外部设备两部分组成。同学们刚刚提到的鼠标、键盘、音响等都是设备。对于外部设备根据作用不同又分为输入和输出设备。
(1) 输入、输出设备。
输入设备:将信息输入到计算机中的设备叫做输入设备。键盘、鼠标是最基本的输入设备。数码照相机还有麦克风、扫描仪、数码摄像机、摄像头也是输入设备。
输出设备:具有输出计算机结果和数据信息等功能的设备叫输出设备。如显示器、打印机等。在有些特定的情况下计算机也可以作为输出设备, 当计算机和Internet网连接后, 它成为网络终端, 这个时候计算机就是输出设备。
教师活动:接下来我们学习主机。主机包括主机板、电源、存贮器、显卡和声卡。 (PPT图片展示各个部件) 这节课我们主要了解中央处理器和存贮器。
(2) 中央处理器。 (PPT展示图片)
教师活动:我想问一下同学们, 我们人的行为是由身体的哪个部位管理的呢?
学生活动:大脑。
教师活动:人有大脑, 计算机也有大脑, 它就是中央处理器, 它是计算机的核心配件, 是由运算器和控制器组成, 负责解释、执行计算机基本指令, 完成计算机对各种信息的加工处理。
(3) 存贮器。
教师活动:我们经常用计算机听歌、看电影, 那么这些歌曲、电影它们都藏在了计算机的哪里呢?请同学阅读教材第18页到第19页的内容, 然后告诉老师答案。大家可以互相讨论。
学生活动:分组讨论, 回答问题。
教师活动: (布置任务) 这样我们就完成了对计算机硬件的学习。
2.计算机软件系统
教师活动:提问:我们现在是不是就可以使用我们刚刚组装好的计算机画幅画呢?
学生活动:回答问题。
教师活动:就像我们盖了一座大楼, 房子盖好了, 里面没有任何设施我们不能住, 只有硬件的计算机就像没设施的大楼, 我们一般把它称为裸机, 是不能使用的。那么我们这台计算机还需要什么才能使用呢?那必须有系统软件。
(1) 系统软件:用来管理和维护计算机程序的, 是计算机必备的软件。最重要的系统软件是操作系统, 是系统软件中最基础的部分, 是用户和裸机之间的接口, 同学们都接触过那些操作系统。
学生活动:回答。
现在请同学们为你的计算机选择操作系统。
(2) 应用软件。
教师活动:硬件有了, 操作系统有了, 我现在用自己组装的画画, 同学说可不可以呀?
学生回答:不行。
教师活动:是的, 不行。因为我还没有装应用软件, 应用软件是为完成特定任务而设计的计算机程序, 它分为两种可编程语言, 及我经常使用的播放器、办公软件等。除了老师说的这些软件, 你们还知道哪些呢?现在请同学为自己的计算机添加你所需要的应用软件。
教师活动:硬件、操作系统、应用软件都具备了, 这台计算机就组装完成了, 我们为自己胜利完成任务鼓鼓掌吧。通过组装计算机, 同学说说计算机硬件、系统软件、应用软件三者的关系。就像一家工厂, 办公楼和厂房是硬件, 用来生产产品的加工机械流水线等是系统软件, 应用软件是工人和管理人员。
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)12-21702-02
Discussing the Teaching Model of The Organization Principle of Computer in Computer Experiment Course
HAI Lin-peng,CHEN Feng
(Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China)
Abstract:The paper discusses the teaching model of The Organization Principle of Computer in computer experiment course, and puts forward a few methods to improve the teaching effect by analyzing the present condition which exists in many Chinese universities. All of these can promote the development of teaching of The Organization Principle of Computer in Chinese universities.
Key words:The Organization Principle of Computer;experiment lesson;reform
“計算机组成原理”是工科计算机及其相关专业的一门重要的专业基础课程。它是讲述计算机的一般结构、组成、原理的课程。本课程从计算机的基本概念、基本组成及基本功能着手，对计算机的各个基本组成部件的工作原理进行讨论，使学生掌握有关硬件的基本知识，尤其是各基本组成部件如何有机连接构成整机系统的技术，为培养学生对硬件系统的分析、设计、开发和使用能力打下基础。本课程的基础课是数字电路、离散数学等，后继课程有计算机系统结构、微机原理等。学生通过这门课的学习，要掌握计算机的基本组成与运行原理的基本知识(主要是运算器和控制器)，计算机硬件设计、制造、调试和运行维护等多方面的基本技能。为此，这门课的实验环节就显得尤为重要。在开展好理论教学的同时, 对实验教学环节必须给予足够的重视。通过实验教学，使学生具有较强的分析问题和解决问题的能力，以适应科学技术的飞速发展。
1 “计算机组成原理”课程实验教学的现状及存在的问题
目前, 计算机组成原理课程的教学基本上都是采用理论教学+实验的方式， 这种方式被国内外大学普遍采用。课堂教学讲授基本概念和理论知识，实验主要是为了加深对基本概念和理论知识的理解及培养动手能力。我国的计算机组成原理实验教学基本采用“计算机组成原理实验箱+ PC机仿真终端”共同完成实验的方式。一般来说，这种结构的教学机的硬件部分都在实验箱上实现。我院教学主要采用的的是清华大学研制的TEC-2实验系统。TEC-2实验系统是清华大学专门为《计算机组成原理》课程的教学实验而研制的。该系统的硬件和软件完整，配备合理。 TEC-2机的主体，包括计算机的运算器、控制器、存储器三个功能部件 ，配备了两个串行接口电路，可以接终端、 PC 机或另一台 TEC-2机，装置上还设置了 20 余个钮子开关、两个十二位的微型开关、多个按键和 16 个发光二极管，用于手动方式的实验。此外，还配有多种实验接口板用 50 芯扁平电缆与接口机进行联机，学生可以在接口板上搭接线路，完成硬软件的调试实验。该实验设备从这门实验课开设之初到现在为计算机组成实验的教学立下了汗马功劳。 但是, 随着计算机技术的发展，它已经不能满足我们的教学目标，在这几年的教学实践中，我们发现了几点不足。
(1)实验设备的可维护性不好。TEC-2实验箱是上世纪90年代末的产品， 所采用的主要器件的型号比较老。现在这些芯片在市面就很难买到。过了厂家的保修期后，维护起来就比较麻烦。由于操作实验箱的的学生好多都不太熟练，难免有操作错误的时候，损坏芯片是常有的事。由于缺少相应软硬件支持，使得维修周期比较长，影响了实验课程的正常开设。
(2)实验的交互性不足。在实验课上, 教师通常会按着实验目的、实验内容、实验结果的思路给学生讲解, 然后演示。但是部分学生理解能力有差异，在课堂上往往掌握的不太好, 到了实验室面对实验箱经常不知所措，影响实验效果。如果有一个好的仿真软件, 教师在课堂上可以通过多媒体教学设备先模拟一下,让学生看到实验效果，那么实验的效果会好一些。
(3)实验的扩展接口太少。TEC-2实验箱厂家在设计的时候,根据需要用到了少量可编程器件, 这些都是有固定作用的, 学生不能改动其中的程序，整体功能还不强大，所以学生只能在实验箱上面做验证性实验，相对的提高性的实验完成起来就比较困难。
在教学过程中，我们还发现传统的实验教学模式也有几个问题值得注意。传统实验教学模式一般由这样几个步骤完成: 首先由老师简单讲解课堂实验的内容及原理。然后学生按要求的实验步骤完成实验项目。最后老师检查实验数据记录。这种传统实验的教学中，少了一个重要的环节，就是学生对本节实验课理解程度以及创新能力的考查。所以实验过程中经常有下面几种情况发生。
第一, 实验过程中不求甚解。现在上实验课，大部分学生在实验过程中, 只是按老师安排好的实验步骤完成实验，而对于步骤的原因及电路结构根本不假思索，对于芯片及电路的作用也不去考虑。实验做完了还是什么都不知道。这样做实验, 根本无法真正做到理论与实际的结合，也很难培养出动手能力强、有创新能力的学生。
第二, 学生对实验的主动思考能力没有调动起来。作为教师，在实验过程中我们不能只是等着学生来提问，而因该主动的去激发学生学习积极性。为此我们需要为每个实验设置一些要求学生动脑筋的思考点，激发学生对实验的思考，从而让学生真正掌握试验中所包含的知识。
2 相应的改进思路
(1)更新实验仪器设备。鉴于原有试验设备已经老化，我们申请购置一批新型的实验设备，主要包括TEC-XP实验系统。TEC-XP是16位的教学实验系统，它有自己的指令系统和监控程序，能够与终端或PC机相连，可以进行联机操作和执行比较完整的程序。实验系统分成主要的两个部分：一部分采用模块化的结构(运算器、控制器、主存储器、I/O接口和中断)构成一台完整的模型计算机，支持组合逻辑控制器和微程序控制器两种控制器方案，两种控制器紧凑合理，完成教学实验方便高效；另一部分采用先进的FPGA芯片，学生可自行设计CPU(流水和CACHE)。系统的软硬件配置完整，技术资料齐全，支持的实验项目多达14项，比现有设备多了许多。有了这套设备，我们就可以让学生体验更多的教学内容，锻炼学生的动手能力和自主创新能力，提高实验教学效果。
(2)加强与数字电路技术实验的衔接。“数字电路技术”是计算机组成原理这门课的重要的先导课，在教学过程中我们发现好多学生数字电子技术学得不好，直接影响到计算机組成原理这门课程的学习。在进行计算机组成原理实验时, 最难就是控制器部分的实验，它和数字电路技术中的组合逻辑电路设计和时序电路设计紧密相关。如果在上述试验中引入相关加法器的内容，则为学生学习组成原理实验打下了良好的基础。
(3)改革实验教学模式。为了改变学生在实验课上不求甚解得情况，我们决定改革实验教学模式。我们将实验分为三个阶段：基础性实验，验证性实验和设计性实验。在基础性实验阶段，学生将学习实验设备的使用，基本实验方法和技术，实验机系统结构的组成等。通过设计小实验的验证和应用，要求学生掌握实验系统中每个单元模块的内部结构及相关电子芯片的基本逻辑，理解单元模块的工作原理及该单元模块在整机系统中的应用；在验证性实验阶段，我们将要求学生掌握实验箱中指定的基础性实验项目。在实验以前，学生要先预习实验内容，并填写预习报告。我们在预习报告中将提出一些与实验有关的问题，要求学生作答。教师在确认学生预习报告合格后方可让学生进入实验室做实验。这样可以迫使学生必须去思考实验内容，从而为实验内容打基础；在设计性实验阶段，我们将利用实验设备的强大功能，让学生自行设计一些题目并加以实现，或指定一些题目。通过这一阶段的系列实验，要求学生能利用在第二阶段建立的整体思想，对指导教师提出的课题任务，提出解决方案，陈述原理的应用，自主设计实验所用的单元模块以及实验步骤，进而通过实践得出实验结论。学生在这一阶段, 通过自主实验的设计，整体素质将得到很大的提高。
3 结束语
计算机组成原理是一门非常重要的专业基础课，其实验教学过程尤为重要。我们希望通过我们的努力，能使学生学好这门课程，达到融会贯通，动手能力得到进一步的提高，为以后的课程的学习打下良好的基础。
参考文献：
[1]任春明,刘军.计算机组成原理实验教学的思考与改进[J].实验技术与管理,第23卷,第10期,2006年10月.
[2]杜根远,李娟.关于计算机组成原理课程及实验教学的探讨[J].实验室科学,2006年6月第3期.
[3]李彩虹,屈志毅,刘刚,马俊.“计算机组成原理”实验课教学模式探讨与实践[J].高等理科教育,2006年第2期.
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 计算机科学与技术系
嵌入式 11级计本（2）班
*** 张向东
2013 年 5 月 20 日
计算机组成原理课程综述
内容摘要
计算机组成原理是计算机科学与技术系嵌入式专业中非常重要的基础专业课程，是以“数字逻辑”等专业基础课程为基础的一门课，同时也是“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等专业课程学习的基础课程。在当下网络横行的年代，计算机组成原理有着十分广泛的应用，也与我们的日常生活密不可分。日常生活中的科学计算与数据处理就是其最为广泛的应用之一，又如，电子商务，网络教育，人工智能等现今热门的领域也都是以其为基础的。作为计算机系的学生，我们必须学好计算机组成原理这门课程。本文旨在对这门课程的学习上进行一些讨论。
为此，我们需要从计算机的基本概念、计算机系统的基本组成及基本功能着手, 学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理,掌握有关软、硬件的基本知识,尤其是各基本组成部件有机连接构成整机系统的方法,为培养自身对计算机系统的分析、设计、开发和使用能力打下基础。
一． 计算机组成原理课程综述
计算机组成原理这门课程主要介绍了计算机系统的基本组成，计算机硬件系统，中央处理器和控制单元。课程主要研究CPU、主存储器、I/0接口和输入/输出以及总线的结构和功能。通过对本门课程的学习,可以在自己的脑中建立计算机的整机概念，深入了解计算机的工作原理，掌握计算机组织与实现的技术和方法，以及计算机系统分析和系统设计的方法，从而为计算机专业以后要上的专业课的学习打下坚实的基础。
计算机组成原理从内容上看有以下几个特点：一是虽然计算机的五大部件自成体系，较为独立，但是从整机来看，整个课程具有明显的整体性；二是某些设计思想可应用于不同部件，具有相通性，比如并行性思想；三是课程内容相对固定，但也有新的技术理论不断出现，需要关注新技术的发展。
二． 课程主要内容和基本原理
（一）计算机系统
计算机系统是由“硬件”和“软件”两大部分组成。所谓“硬件”，是指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等。所谓“软件”，它看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。此外，冯·诺依曼认为，计算机由运算器.存储器.控制器.输入设备和输出设备五大部件组成。
（二）计算机系统的硬件结构
在这一章节中我们需要掌握的有系统总线，存储器和输入输出系统。在系统总线这一章节中，我们要重点掌握的有计算机总线的功能与组成，总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念和基本功能。总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。总线可以分为片内总线，系统总线和通信总线。
而在存储器这一章节中，应重点掌握随机读写存储器的字位扩展情况，主存储器的组成与设计，cache存储器的运行原理以及虚拟存储器的概念与实现。
在输入/输出系统中，输入/输出系统的功能与组成，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、响应和处理是我们要着重学习的。
（三）中央处理器
中央处理器这一单元是我们这学期学习的重点，需要重点掌握的有计算机的运算方法，指令系统，CPU的功能与基本组成等。计算机的运算方法中定点运算尤为重要，其中补码运算需要重点掌握。在指令系统里指令的一般格式和寻址方式是重点。而CPU的功能与基本组成中的中断系统则应好好学习。
（四）控制单元
这章介绍了控制单元的功能和设计，其中要对微程序和微操作应做为重点掌握。
三． 实际应用
自ENIAC问世后将近30余年的时间里，计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵设备。在20世纪70年代中后期，大规模集成工艺日趋成熟，微芯片上集成的晶体管数一直按每3年翻两番的Moore定律增长，微处理器的性能也按此几何级数提高，而价格也以同样的几何级数下降，以至于以前需花数百万美元的机器（如80M FLOPS 的 CRAY）变得价值仅为数千美元(而此类机器的性能可达200M FLOPS)，至于对性能不高的微处理器芯片而言，仅花数美元就可购到。正因为如此，才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域，乃至走进普通百姓的家中，也使得计算机的应用范围从科学计算，数据处理等传统领域扩展到办公自动化，多媒体，电子商务，虚拟工厂，远程教育等，遍及社会，政治，经济，军事，科技以及个人文化生活和家庭生活的各个角落。
四． 心得体会
计算机科学与技术的发展日新月异，可是，不管它如何发展，都离不开计算计组成原理的理论支撑。而对于计算机组成原理的学习，我认为重点是理解，老师也常常教导我们不要死记硬背，而要理解，这样学习效率才会提高。例如，定点运算中的补码运算，如果光靠死记硬背的话，我想学起来是十分痛苦的。但是，如果理解之后再去运算那就容易很多了。
此外，我觉得任何一门工科课程都要有动手实验的环节，计算机组成原理实验也是十分重要的。可是我觉得这个学期开设的组成原理实验课程太少了。通过实验，我们可以能够更加深入地了解计算机的组成、结构和工作原理，从而提高对计算机系统的分析和设计的能力。再者，实验更是我们创新思维的源泉，是培养高素质创新型计算机专业人才的重要保障。通过实验可以加强我们的动手能力，加深对课程的认识，加大学习的热情和兴趣。总之，我觉得实验是课程学习重要环节之一。
五． 结语
刚开始学习这门课程的时候，觉得这门课程应该是一门特别简单的基础理论课程，就像计算机导论一样，所以开始时，对待这门课的态度其实也没有那么认真。不过因为张老师是个十分认真的老师，所以上课的时候还是蛮认真听讲的。在开实验课之前，我还没有对这门课有兴趣，但是开了实验课之后，我觉得计算机组成原理也挺有意思的，就有了兴趣。只是可惜，实验课开的太晚了，而且也不多。此时的我，也慢慢意识到了计算机组成原理这门课的重要性。同时，我坚信，这门课程对我以后的学习会有很大的帮助。
六． 参考文献
上海开放大学专科通识教育选修课
《云计算入门》课程教学大纲
(2013年2月 审定)
第一部分 课程的性质、目的与任务
一、课程的性质、目的与任务
本课程是上海开放大学开放专科通识教育选修课，课程2学分，32学时。
课程主要介绍云计算的概念与基本理念，发展历史、现状及未来趋势，国内外主要企业的云计算发展战略，云计算架构，云计算的标准化与开源软件，面向个人应用以及面向企业应用的云计算服务。云计算技术以及基于云计算的服务是当前全球信息技术发展的重要方向。
通过本课程的学习，使学生建立对云计算技术及理念的基本认识，了解并理解新时期信息科技发展带来的机遇以及面临的挑战。
二、先修后续课程： 先修课程：无； 后续课程：无。
第二部分 教学内容与要求
第一章 云计算概述（2学时）
一、教学要求
1． 理解云计算的基本概念
2． 了解云计算的特征要素和基本理念 3． 了解云计算的应用
二、教学要点
1． 狭义云计算与广义云计算的概念 2． “云”和“端”的概念 3． 云计算的主要服务形式 4． 云计算的基本理念
第二章 云计算的发展趋势（2学时）
一、教学要求
1． 了解市场对云计算的预期
2． 了解国外主要国家和组织对云计算的支持与推进 3． 了解中国政府的云计算政策 4． 理解云计算发展的原因
上海开放大学《云计算入门》课程教学大纲
二、教学要点
1． 云计算市场未来前景看好
2． 美国、欧盟、日本等主要国家和组织对云计算的支持 3． 中国现阶段云计算创新发展的总体思路
4． 云计算成为技术潮流的内因是“需求+技术+模式”的合理组合
第三章 云计算的发展历史与现状（2学时）
一、教学要求
1． 了解计算技术的发展历程 2． 了解云计算的起源 3． 了解云计算发展的主要障碍
二、教学要点
1． 计算技术发展各阶段的核心思想和基本特征 2． 云计算的发展历史
第四章 国内外主要企业的云计算发展战略（2学时）
一、教学要求
1． 了解国外主流厂商的云计算发展策略 2． 了解国外的产学合作
3． 了解国内企业的云计算发展策略
二、教学要点
1． 国外主流厂商的云计算服务平台与产品 2． 中国主流企业的云计算服务平台与产品
第五章 云计算的架构（6学时）
一、教学要求
1． 理解SOA与云计算 2． 理解虚拟化与云计算 3． 了解云计算的概念架构 4． 了解云计算的技术架构
二、教学要点
1． SOA架构 2． 虚拟化技术
3． 谷歌的云计算技术架构
上海开放大学《云计算入门》课程教学大纲
第六章 云计算的标准化与开源软件（2学时）
一、教学要求
1． 了解云计算研究标准的现状
2． 了解国外主要云计算标准研究组织及其研究方向 3． 了解中国云计算标准研究组织及其最新进展
4． 理解开源软件的基本概念及其在云计算发展历程中扮演的角色
二、教学要点
1． 主要标准研究组织分类 2． 开源软件的概念 3． 知名云计算相关开源软件
第七章 面向个人应用的云计算服务（8学时）
一、教学要求
1． 理解搜索引擎的基本概念 2． 了解主流即时通讯工具 3． 理解社交网络服务 4． 了解微博服务 5． 了解其他云计算服务
二、教学要点
1． 搜索引擎的概念、功能以及分类 2． 发展社交网络的理论依据 3． 微博的特点及定位
第八章 面向企业应用的云计算服务（8学时）
一、教学要求
1． 了解云计算在IaaS中的应用 2． 了解SaaS面向企业应用的实例 3． 了解微博在企业方面的应用 4． 了解搜索引擎在企业中的应用
二、教学要点
1． 混合云模式
第一章习题
一、名词解释：
ALU ： ALU称为算术逻辑单元，它由组合电路构成，是计算机中进行算术运算和逻辑运算的电路。
CPU：CPU称为中央处理器，它是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。存储器： 存储器是计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存两种。操作系统：操作系统是管理系统资源、控制其他程序的运行，并且为用户提供操作界面的系统软件
二、选择题
1.冯·诺依曼机工作方式的基本特点是(B)。
A、多指令流单数据流 B、按地址访问并顺序执行指令 C、堆栈操作 D、存储器按内部选择地址 2.计算机硬件能直接执行的只有(B)。
A、符号语言 B、机器语言 C、机器语言和汇编语言 D、汇编语言
3.输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为（D）。A.操作系统； B.存贮器； C.主机； D.外围设备。
4.至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由主要是（C）A.节约元件； B.运算速度快； C.物理器件性能所致； D.信息处理方便。5.下列（D）属于应用软件。
A.操作系统； B.编译程序； C.连接程序； D.文本处理。6.下列设备中（C）不属于输出设备。A.打印机； B.磁带机；
C.光笔； D.磁盘驱动器。7.只有当程序要执行时，它才会将原程序翻译成机器语言，并且一次只能读取、翻译并执行原程序中的一行语句，此程序称为（C）A.目标程序； B.编辑程序； C.解释程序； D.汇编程序。8.“计算机辅助设计”英文缩写为（C）
A.CAI;B.CAM;C.CAD;D.CAE.9.计算机系统中的存储系统是指（D）
A.RAM存储器；B.ROM存储器；C.主存；D.主存和辅存。10.下列（D）不是输入设备。
A.硬盘驱动器；B.键盘；C.鼠标器；D.打印机。
三、填空题
1.计算机的硬件包括 运算器 存储器 控制器 适配器 输入/输出设备。
2.在计算机术语中，将运算器和控制器合在一起称为 CPU，而将 CPU 和存储器合在一起称为 主机。3.存储 程序 并按 地址 顺序执行。这是 冯·诺依曼 型计算机的工作原理，也是计算机 自动化
工作的关键。
4.计算机软件的一般分为两大类：一类叫 系统 软件，一类叫 应用 软件。其中，数据库管理系统属于 系统 软件，计算机辅助教学软件属于 应用 软件。
5.计算机系统中的存储器分为内存 和B外存。在CPU执行程序时，必须将指令存放在 内存 中。
6.输入、输出设备以及辅助存储器统称为 外围设备。
7.在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为 总线。8.汇编语言是一种面向 机器 的语言，对 机器 依赖性强，用汇编语言编制程序执行速度比高级语言 快。9.数字 计算机用来处理离散的数据，而模拟 计算机用来处理连续性的数据。
10.计算机唯一能直接执行的语言是 机器 语言。
四、问答题：
什么是CPU？什么是主机？
答：在计算机中，通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（CPU）。把CPU、存储器和输入输出接口电路合在一起构成的处理系统称为主机，存储器中存储的数据和程序是怎么区分的？
答：在存储程序的计算机中，指令和数据都以二进制的形式存储在存储器中。从储器中存储的内容本身看不出它是指令还是数据，因为它们都是二进制的代码。计算机在读取指令时把从存储器中读到的信息都看作是指令，而在读取数据时则把从存储器中读到的信息都看作是操作数，所以为了不产生混乱，在软件的编制中要注意区分存储器中的信息是程序还是数据。特别是在汇编程序设计时，用高级语言设计程序一般不会产生上述的问题。有些计算机程序是专门对程序进行操作的，如编译程序和汇编程序。所以指令也可以是计算机的操作对象。有时我们把存储在计算机中的指令和数据统称为数据，因为它们都是存储在存储器中的二进制代码，都可以作为指令的操作对象。
冯·诺依曼结构计算机的特点是什么？
答：冯·诺依曼结构计算机是一种典型的计算机组织结构，将计算机硬件分为运算器、存储器、控制器、输入部件和输出部件，采用存储程序的工作方式。冯·诺依曼结构计算机的主要外部特征是：
指令和数据都以字的方式存放在同一存储器中，没有区别，由计算机的状态来确定从存储器读出的字是指令还是数据。指令送往控制单元译码，数据送往运算器进行运算。
指令按顺序串行地执行，并由控制单元集中控制，采用一个PC计数器对指令进行寻址。
存储器是一个单元定长的一维线性空间。使用低级机器语言，数据以二进制形式表示。指令中包括操作码和地址码两部分。操作数的编码格式从数据本身不能进行区别。
单处理机结构，以运算器为中心，只有一个数据流和一个指令流。
什么是指令？什么是程序？
答：指令是机器完成某种操作的命令，典型的指令通常包含操作码和地址码两部分内容。操作码用来指定所执行的某种操作（如加、传送），地址码用来表示参加操作的数的位置或运算结果应存到何处。程序是有序指令的集合，用来解决某一特定问题。
计算机组成原理练习题--第二章
第二章习题
一、名词解释
1、原码：带符号数据表示方法之一，用一个符号位表示数据的正负，0代表正号，1代表负号，其余的代码表示数据的绝对值。
2、补码：带符号数据表示方法之一，正数的补码与原码相同；负数的补码是将二进制位按位取反后再在最低位上加1。
3、反码：带符号数据表示方法之一，正数的反码与原码相同；负数的反码是将二进制位按位取反。也就是做按位求反运算。
二、选择题
1.下列数中最小的数为（C）。
A、（101001）2 B、（52）8 C、（101001）BCD D、（233）16 2.下列数中最大的数为（B）。
A、（10010101）2 B、（227）8 C、（96）16 D、（143）5 3.某数在计算机中用8421BCD码表示为0111 1000 1001，其真值为（A）。A、789 B、789H C、1929 D、11110001001B、4.“与非门”中的一个输入为“0”，那么它的输出值是（B）。A.“0”； B.“1”；
C.要取决于其他输入端的值； D.取决于正逻辑还是负逻辑。
5.下列布尔代数运算中，（C）答案是正确的。A.1+1=1； B.0+0=1； C.1+1=10；
D.以上都不对。
６．在小型或微型计算机里，普遍采用的字符编码是__D____。A.BCD码 B.16进制 C.格雷码 D.ASCⅡ码 ７．（2000）10化成十六进制数是___B___。
A．（7CD）16 B。（7D0）16 C。（7E0）16 D。（7FO）16 ８．根据国标规定，每个汉字在计算机内占用___B___存储。
A.一个字节 B.二个字节 C.三个字节 D.四个字节
三、填空题
1.字符信息是 符号 数据，属于处理 非数值 领域的问题。国际上采用的字符系统是七单位的C ASCII 码
２．汉字的__输入编码（或输入码）_内码（或机内码）___、_ 字模码
_____、______是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同用途的编码。３．一位十进制数，用BCD码表示需___4___位二进制码，用ASCII码表示需__7____位二进制码。
四、问答题
在整数定点机中，若寄存器的内容为80H，当它分别代表原码、补码、反码和无符号数时，所对应的十进制数各为多少？ 答：[X]原=10000000，X=0 [X]补=10000000，X=-128 [X]反=10000000，X=-127 X=100000002=128 ２、请将十进制数（123.375）转化成二进制数、八进制数、十六进制数。二进制 1111011.011 八进制 173.3 十六进制 7B.3 计算机组成原理练习题--第三章、第四章
第三章习题
一、名词解释
上溢：指数据的绝对值太大，以至大于数据编码所能表示的数据范围。下溢：指数据的绝对值太小，以至小于数据编码所能表示的数据范围。
二、选择题
1.计算机系统中采用补码运算的目的是为了（C）。A、与手工运算方式保持一致 B、提高运算速度 C、简化计算机的设计 D、提高运算的精度 2.运算器虽有许多部件组成，但核心部分是（B）。
A、数据总线 B、算术逻辑运算单元 C、多路开关 D、通用寄存器
3.运算器中，减法运算一般通过（D）来实现。
A、原码运算的二进制减法器 B、补码运算的二进制减法器 C、补码运算的十进制加法器 D、补码运算的二进制加法器
4.在定点数运算中产生溢出的原因是(C)。A、运算过程中最高位产生了进位或借位 B、参加运算的操作数超出了机器的表示范围 C、运算的结果的操作数超出了机器的表示范围 D、寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位 5.下列有关运算器的描述中，_D_____是正确的。
A.只做算术运算，不做逻辑运算 B.只做加法
C.能暂时存放运算结果 D.既做算术运算，又做逻辑运算
6.设X=－0.1011，则〔Ｘ〕补为_C_____。A.1.1011 B.1.0100 C.1.0101 D.1.1001 7.定点运算器用来进行___B___。
A.十进制数加法运算 B.定点数运算
C.浮点数运算 D.即进行定点数运算也进行浮点数运算
三、填空题
1.一个定点数由_符号位_____和_ 数值域 _____两部分组成。
2.运算器的两个主要功能是： _算术运算 _____，_逻辑运算 _____。
四、问答题
1.用补码运算方法求x+y=？x-y=? x=0.1001 y=0.1100 1.（1）[X]补 = 00.1001 [X]补 = 00.1001 + [Y]补 = 00.1100 + [-Y]补 = 11.0100 [X+Y]补 = 01.0101 [X-Y]补 = 11.1101 因为双符号位相异，结果发生溢出。X-Y =-0.0011(2)x=-0.0100 y=0.1001
（2）
[X]补 = 11.1100 [X]补 = 11.1100 + [Y]补 = 00.1001 + [-Y]补 = 11.0111 [X+Y]补 = 00.0101 [X-Y]补 = 11.0011 所以X+Y = +0.0101 X-Y =-0.1101 第四章习题
一、名词解释
寻址方式：对指令的地址码进行编码，以形成操作数在存储器中的地址的方式。
RISC：精简指令系统计算机。采用简化的指令系统；运算指令为寄存器-寄存器型，指令以流水方式执行；使用较多的通用寄存器以减少访存；采用由阵列逻辑实现控制器；采用优化编译技术。
指令是计算机能够识别和执行的操作命令。
指令系统一台计算机或一个计算机系统，能够执行的各种指令的集合。
二、选择题
1.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是（B）。A、实现存储程序和程序控制
B、缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性 C、可以直接访问外存
D、提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度
2.二地址指令中，操作数的物理位置可安排在（C）。A、栈顶和次栈顶 B、两个主存单元 C、一个主存单元和一个寄存器 D、两个寄存器
3.对某个寄存器中操作数的寻址方式称为（C）寻址。
A、直接 B、间接 C、寄存器 D、寄存器间接 4.寄存器间接寻址方式中，操作数处在（B）。
A、通用寄存器 B、主存单元 C、程序计数器 D、堆栈 5.变址寻址方式中，操作数的有效地址等于（C）。A、基值寄存器内容加上形式地址（位移量）B、堆栈指示器内容加上形式地址 C、变址寄存器内容加上形式地址 D、程序计数器内容加上形式地址
6.程序控制类指令的功能是（D）。
A、进行算术运算和逻辑运算 B、进行主存与CPU之间的数据传送 C、进行CPU和I/O设备之间的数据传送 D、改变程序执行的顺序 7.指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式。采用跳跃寻址方式，可以实现（D）。
A、堆栈寻址 B、程序的条件转移
C、程序的无条件转移 D、程序的条件转移或无条件转移 8.位操作类指令的功能是（C）。
A、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测（0或1）B、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态强置（0或1）C、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测或强置 D、进行移位操作
9.指出下面描述汇编语言特性的句子中概念上有错误的句子。C A、对程序员的训练要求来说，需要硬件知识 B、汇编语言对机器的依赖性高
C、汇编语言的源程序通常比高级语言源程序短小 D、汇编语言编写的程序执行速度比高级语言快 10.下列说法中不正确的是（C）。
A、变址寻址时，有效数据存放在主存中 B、堆栈是先进后出的随机存储器
C、堆栈指针SP的内容表示当前堆栈内所存储的数据的个数 D、内存中指令的寻址和数据的寻址是交替进行的
三、填空题
1.一台计算机所有 机器 指令的 集合，称为这台计算机的指令系统。
2.堆栈是一种特殊的数据 寻址方式，它采用先进后出 原理。按结构不同分为 寄存器 堆栈和 存储器 堆栈。
3.一个较完善的指令系统包含 数据传送 类指令，算术运算 类指令，逻辑运算 类指令，程序控制 类指令，系统控制
类指令，I/O 类指令，字符串 类指令。4.二地址指令中，操作数的物理位置有三种型式，它们是：寄存器-寄存器（RR）寄存器-存储器（RS）型、存储器-存储器（SS）型和。5.寄存器直接寻址是操作数在通用寄存器中，寄存器间接寻址是 操作数地址是通用寄存器的编号，所以指令执行的速度前者比后 操作数在主存单元中，通用寄存器中的内容作为操作数地址 快。
6.条件转移指令、无条件转移指令、转子指令、返主指令、中断返回指令等都是程序控制 指令。
7.数据传送类指令的功能是实现 主存储器 和 寄存器 之间，或 寄存器 和 寄存器 之间的数据传送。
四、问答题
１、基址寻址方式和变址寻址方式有什么优点？
１、答：这两种寻址方式的优点是：第一，可以扩大寻址能力。因为同形式地址相比，基值寄存器的位数可以设置得很长，从而可在较大的存储空间中寻址。第二，通过变址寻址方式，可以实现程序的浮动。也就是可装入存储器中的任何位置。变址寻址可以使有效地址按变址寄存器的内容实现有规律的变化，而不会改变指令本身。
第五章习题
一、名词解释
1、RAM：
2、ROM：
3、EPROM：
4、虚拟存储器：
5、段式管理：
6、页式管理：
7、段页式管理：
8、固件： 选择题
1.存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来()。
A、存放数据 B、存放程序 C、存放数据和程序 D、存放微程序
2.计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是()。A、便于读写数据 B、减小机箱的体积
C、便于系统升级 D、解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾 3.存储周期是指()。存储器的读出时间 B、存储器的写入时间
C、存储器进行连续读和写操作所允许的最短时间间隔 D、存储器进行连续写操作所允许的最短时间间隔 4.和外存储器相比，内存储器的特点是()。
A、容量大，速度快，成本低 B、容量大，速度慢，成本高 C、容量小，速度快，成本高 D、容量小，速度快，成本低 5.主存储器和CPU之间增加cache的目的是()。
A、解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B、扩大主存储器的容量 C、扩大CPU中通用寄存器的数量 D、既扩大主存容量又扩大CPU通用 6.采用虚拟存储器的主要目的是()。A、提高主存储器的存取速度
B、扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度 C、提高外存储器的存取速度 D、扩大外存储器的存储空间
7.常用的虚拟存储系统由()两级存储器组成，其中辅存是大容量的磁表面存储器。
A、主存-辅存 B、快存-主存 C、快存-辅存 D、通用寄存器-主存
8.以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输率最高的是()。
A、DRAM B、SRAM C、FLASH D、EPROM 9.虚拟段页式存储管理方案的特点为()。
A、空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、不能动态连接 B、空间浪费小、存储共享容易、存储保护不易、不能动态连接 C、空间浪费大、存储共享不易、存储保护容易、能动态连接 D、空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接 10.在cache的地址映射中，若主存中的任意一块均可映射在cache内的任意一块的位置上，则这种方法称为()。
A、全相联映射 B、直接映射 C、组相联映射 D、混合映射 填空题
1.对存储器的要求是，，为了解决这三方面的矛盾，计算机采用 体系结构。
2.存储器的技术指标有，,。
3.CPU能直接访问 和，但不能直接访问 和。
4.cache是一种 存储器，是为了解决CPU和主存之间 不匹配而采用的一项重要的硬件技术。现发展为 体系； 分设体系。5.主存与cache的地址映射有、、三种方式。6.半导体SRAM靠 存储信息，半导体DRAM则是靠 存储信息。
7.DRAM存储器的刷新一般有、和 三种方式，之所以刷新是因为。
8.虚拟存储器通常由 和 两级存储系统组成。为了在一台特定的机器上执行程序，必须把 映射到这台机器主存储的 空间上，这个过程称为 9..主存、快速缓冲存储器、通用寄存器、磁盘、磁带都可用来存储信息，按存取时间由快至慢排列，其顺序是。10.欲组成一个64K×16位的存储器，若选用32K×8位的存储芯片，共需 片；若选用16K×1位的存储芯片，则需 片；若选用1K×4位的存储芯片共需 片。问答题
1.试比较RAM和ROM。
解释下列概念：读时间和读周期。
提高存储器速度可采用哪些措施？简要说明之。
用16K×16位的SRAM芯片构成64K×32位的存储器。要求画出该存储器的组成逻辑框图。
第五章习题答案
一、名词解释
1、随机访问存储器，能够迅速方便地访问任何地址中的内容，访问的速度与存储位置无关。
2、只读存储器，一种只能读取数据但不能写入数据的存储器。可擦写可编程的ROM，用户可以对其编程多次。
4.在内存与外存间建立的层次体系，使得程序能够像访问主存储器一样访问外部存储器，主要用于解决计算机中主存储器的容量问题。5.一种虚拟存储器的管理方式，将虚拟存储空间分成段，段的长度可以任设定，并可以放大和缩小。
6.一种虚拟存储器的管理方式，将虚拟存储空间等分成固定容量的页，需要时装入内存。
7.一种虚拟存储器的管理方式，将存储空间按逻辑模块分成段，每段又成若干个页。
8.固化在硬件中（如写入ROM）的固定不变的常用软件。
二、选择题
1、C
2、D
3、C
4、C
5、A
6、B
7、A
8、C
9、D
10、A
三、填空题
1、容量大 速度快 成本低 多级存储
2、存储容量 存取时间 存储周期 存储器带宽
3、cache 主存 磁盘 光盘
4、高速缓冲 速度 多级 cache 指令cache和数据cache
5、全相联 直接 组相联
6、触发器 电荷存储器件
7、集中式 分散式 异步式 有电荷泄漏，需定期补充
8、主存 辅存 逻辑地址 物理地址 地址映射
9、通用寄存器、cache、主存、磁盘、磁带 10、4 64 256
四、问答题
1、RAM是随机存储器，在程序的执行过程中既可读出又可写入。ROM是只读存储器，在程序执行过程中只能读出信息，不能写入信息。
2、读周期是存储器进行两次连续读操作的最少时间间隔；读时间是从CPU给出地址有效信号到被选单元的内容读到数据线上的这段时间，读周期大于读时间。
3、提高存储器的速度可采取三种措施。（1）采用高速器件，选用存取周期小的芯片，整个存储器的速度便可以提高。（2）采用Cache，CPU将最近期要用的信息先调入Cache，而Cache的速度比主存快得多，这样CPU每次只需从快速缓存中取出（或存入）信息，从而缩短了访存时间，提高了存取速度。（3）采用多体交叉存储器。
4、答： 所需芯片总数（64K×32）÷（16K×16）= 8片 因此存储器可分为4个模块，每个模块16K×32位，各模块通过A15、A14进行2：4译码
第六章习题
一、名词解释 指令周期： 机器周期： 微程序： 微指令： 控制寄存器
二、选择题
1.中央处理器是指（）。
A、运算器 B、控制器
C、运算器和控制器 D、运算器，控制器和主存储器 2.在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（）。A、主存地址寄存器 B、程序计数器 C、指令寄存器 D、状态条件寄存器 3.操作控制器的功能是（）。
A、产生时序信号 B、从主存取出一条指令
C、完成指令操作码译码 D、从主存取出指令，完成指令操作码译码，产生有关的操作控制信号。
4.指令周期是指（）。
A、CPU从主存取出一条指令的时间 B、CPU执行一条指令的时间 C、CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 D、时钟周期时间 5.微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（）。A、每一条机器指令由一条微指令来执行
B、每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行 C、一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D、一条微指令由若干条机器指令组成
6.下列部件中不属于控制器的部件是（）。A、指令寄存器 B、操作控制器 C、程序计数器 D、状态条件寄存器 7.计算机操作的最小时间单位是（）。A、时钟周期 B、指令周期 C、CPU周期 D、微指令周期
三、填空题
1.中央处理器CPU具有 控制，控制，控制，加工等基本功能。
2.CPU从 取出一条指令并执行这条指令的时间和称为。3.多媒体CPU是带有 技术的处理器。
4.在CPU中，指令寄存器的作用是，程序计数器的作用是，程序状态字寄存器PSW的作用是，地址寄存器的作用是。5.控制器主要包括、、、和。6.CPU周期也称为，一个CPU周期包含若干个。
7.早期的计算机基于冯·诺依曼体系结构，采用 处理，其主要特征是。现代的计算机系统广泛采用 处理。
四、问答题
１、中央处理器有哪些基本功能？由哪些基本部件构成？
２、CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。(1)标明图中四个寄存器的名称。
(2)简述指令从主存取到控制器的数据通路。
(3)数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。第六章习题答案
一、名词解释
1、从一条指令的启动到下一条指令启动的间隔时间。指令执行中每一步操作所需的时间。
存储在控制存储器中的完成指令功能的程序，由微指令组成。控制器存储的控制代码，分为操作控制部分和顺序控制部分。存放微程序的只读存储器。
二、选择题
１、Ｃ ２、Ｂ ３、Ｄ ４、Ｃ
5、Ｂ
6、Ｄ
7、Ａ
三、填空题
１、指令 操作 时间 数据
2、存储器 指令周期
3、A、MMX
4、保存当前正在执行的一条指令 跟踪后继指令的地址
保存处理器的状态信息和中断优先级 保存CPU当前所访问的主存单元的地址
5、指令寄存器 指令译码器 程序计数器 时序发生器 操作控制器
6、机器周期 时钟周期
7、串行 指令执行过程串行完成 并行
四、问答题 １、答：
指令控制。即对程序运行的控制，保证指令序列执行结果的正确性。操作控制。即指令内操作步骤的控制，控制操作步骤的实施。数据运算。即对数据进行算术运算和逻辑运算。异常处理和中断处理。如处理运算中的溢出等错误情况以及处理外部设备的服务请求等。
计算机的中央处理器还可具有存储管理、总线管理、电源管理等扩展功能。中央处理器主要由控制器和运算器两部分构成，运算器由算术逻辑单元和各种寄存器组成。在CPU中可以有多种寄存器。如指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）、数据寄存器（DR）、地址寄存器（AR）和状态寄存器（SR）。寄存器与运算器之间传递信息的线路称为数据通路。
２、答：（1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器，d为程序计数器PC（2）主存→ 缓冲寄存器DR → 指令寄存器IR → 操作控制器
（3）存储器读：M → DR → ALU → AC 存储器写：AC → DR → M 第七章习题
一、名词解释 １、总线 ２、共享 ３、分时
４、分时共享 ５、接口
二、选择题
1.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时（）。A、减少了信息传输量 B、提高了信息传输的速度 C、减少了信息传输线的条数
2.系统总线中地址线的功用是（）。A、用于选择主存单元
B、用于选择进行信息传输的设备
C、用于指定主存单元和I/O设备接口电路的地址 D、用于传送主存物理地址和逻辑地址
3.在单机系统中，三总线结构的计算机的总线系统由（）组成。A、系统总线、内存总线和I/O总线 B、数据总线、地址总线和控制总线
C、内部总线、系统总线和I/O总线 D、ISA总线、VESA总线和PCI总线
4.在（）的计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O指令。
A、单总线 B、双总线 C、三总线 D、多种总线 5.计算机系统的输入输出接口是（）之间的交换界面 A、CPU与存储器 B、主机与外围设备 C、存储器与外围设备 D、CPU与系统总线 6.下列各种情况中，应采用异步传输方式的是（）。A、I/O接口与打印机交换信息 B、CPU与存储器交换信息 C、CPU与I/O接口交换信息 D、CPU与PCI总线交换信息
三、填空题
1.总线有 特性、特性、特性、特性，因此必须。2.微型计算机的标准总线从16位的 总线发展到32位的 总线和 总线，又进一步发展到64位的 总线。3.衡量总线性能的重要指标是。
4.在三种总线结构的计算机中，其中
和
结构的计算机，I/O设备之间的信息可以由设备直接传送，而在结构的计算机中，却不能直接进行设备到设备的传送。
5.总线是计算机系统中各部件之间进行信息传送的公共通路，为使总线可靠的工作和减轻负载，总线上的部件大都配有
电路，该电路的输出的状态是、和。
6.根据逻辑部件的连接方式的不同，单机系统中采用的总线结构基本有、、三种类型，其中 吞吐能力最强。
四、问答题
1.什么是总线？如何分类？ 2.画出PCI总线结构框图。第七章习题答案
一、名词解释
１、总线是能被系统中多个部件分时共享的一组信息传输线及相关逻辑。２、共享是指总线所连接的各部件都通过它传递信息。
３、分时是指在某一时刻总线只允许有一个部件将信息送上总线。
４、分时共享是总线的主要特征，在计算机系统中，将不同来源和去向的信息在总线上分时传送，不仅可减少传输线的数量，简化控制和提高可靠性，而且便于扩充更新新的部件。
５、接口是指ＣＰＵ和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。
二、选择题
1、Ｃ ２、Ｃ ３、Ａ ４、Ａ ５、Ｂ ６、Ａ
三、填空题
1、A、物理 B、功能 C、电气 D、机械 E、标准化
2、A、ISA B、EISA C、VESA D、PCI ３、A、总线带宽
4.Ａ、片总线 Ｂ、外总线 Ｃ、内总线
5.A、三态逻辑 B、高电平C、低电平D、高阻
６、A、单总线 Ｂ、双总线 Ｃ、三总线 Ｄ、双总线
四、问答题 １、总线是计算机系统中各部件之间进行信息传送的公共通路。总线有内总线和外总线之分。一般把芯片的总线称为内总线，把同一台计算机系统的各部件，如CPU、内存、通道和I/O接口间的相互连线，以及多台处理机之间的连线称为外总线。通常把这些传输线分为地址线、数据线和控制线，分别用于传输地址、数据和控制信号。
２、PCI总线结构框图
第八章习题
一、名词解释 单级中断： 多级中断： 中断屏蔽： 现场保护： 中断向量：
二、选择题
1.中断发生时，由硬件保护片更新程序计数器PC，而不是由软件完成，主要是为了()。
A、能进入中断处理程序并能正确返回原程序 B、节省内存
C、提高处理机的速度 D、使中断处理程序易于编制，不易出错 2.中断向量地址是()。
A、子程序入口地址 B、中断源服务程序入口地址 C、中断服务程序入口地址 D、中断返回地址
3.在单级中断系统中，CPU一旦响应中断，则立即关闭()标志，以防止本次中断服务结束前同级的其他中断源产生另一次中断进行干扰。A、中断允许 B、中断请求 C、中断屏断
4.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是采用()。A、通用寄存器 B、堆栈 C、存储器 D、外存 5.中断允许触发器用来()。
A、表示外设是否提出了中断请求 B、CPU是否响应了中断请求 C、CPU是否正在进行中断处理 D、开放或关闭可屏蔽硬中断 6.在采用DMA方式高速传输数据时，数据传送是()。A、在总线控制器发出的控制信号控制下完成的
B、在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的 C、由CPU执行的程序完成的 D、由CPU响应硬中断处理完成的 7.下列陈述中正确的是()。
A、中断响应过程是由硬件和中断服务程序共同完成的
B、每条指令的执行过程中，每个总线周期要检查一次有无中断请求 C、检测有无DMA请求，一般安排在一条指令执行过程的末尾 D、中断服务程序的最后一条指令是无条件转移指令
8.如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求。若要调整中断事件的响应次序，可以利用()。A、中断嵌套 B、中断向量 C、中断响应 D、中断屏蔽 9.通道程序是由()组成。A、I/O指令 B、通道指令（通道控制字）C、通道状态字 10.并行I/O标准接口SCSI中，块适配器中可以连接()台具有SCSI接口的设备。
A、6 B、7 C、8 D、10
三、填空题
1.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理除程序 方式，程序 方式外，还有 方式、方式和 方式。
2.程序中断方式是各类计算机中广泛使用一种 方式，当某一外设的数据准备就绪后，它主动向 发出请求信号，后者响应中断请求后，暂停运行主程序，自动转移到该设备的。
3.中断处理需要有中断、中断 产生、中断 等硬件支持。4.如果CPU处于中断允许状态，则可立即接受中断请求进行中断响应。一旦进入中断响应过程，CPU会立即自动，并将当前 和 的内容保存到 中。
5.程序中断方式控制输入输出的主要特点是，可以使 和 并行工作。6.DMA技术的出现使得 可以通过 直接访问，与此同时，CPU可以继续执行程序。
7.通道是一个特殊功能的，它有自己的 专门负责数据输入输出的传输控制，CPU只负责 功能。
8.并行I/O接口 和串行I/O接口 是两个最具有权威性和发展前景的 技术。
9.IEEE1394是 I/O标准接口，与SCSI相比，它具有更高的 和 实时性，具有更小的 和连接的方便性。
四、问答题
１、什么是中断源？有哪些中断源？
２、中断的过程与子程序调用有哪些区别？
３、什么是中断优先级？怎样确定中断的优先级？ ４、什么是中断屏蔽？
５、CPU的中断控制部件有哪些功能？ ６、什么叫中断嵌套？ 第八章习题答案
一、名词解释
简单的处理中断方法，与多级中断对应，各种中断的优先级一样。在处理一个中断时不响应另一个中断请求，所以是单重中断。
处理多重中断的方法，采用按优先级的方法，在处理某级中断时，与它同级的中断或比它低级的中断请求不能中断它的处理，而比它优先级高的中断请求则能中断它的处理。
在处理中断时阻止其他中断。
保存CPU的工作信息，如各寄存器的值。
由发出中断请求的设备通过输入输出总线主动向CPU发出一个识别代码。
二、选择题
１、Ａ ２、Ｂ
3、Ｃ
4、Ｂ
5、Ｄ
6、Ｂ
7、Ａ
8、Ｄ
9、Ｂ
10、B
三、填空题
１、查询 中断 DMA 通道 外围处理机 ２、数据交换 CPU 中断服务程序
３、、优先级仲裁 向量 控制逻辑
４、禁止中断 程序计数器 程序状态字寄存器 堆栈 ５、CPU 外设
6、外围设备 DMA控制器 内存
7、处理器 指令和程序 数据处理
8、SCSI IEEE1394 标准接口
9、串行 数据传输率 数据传送 体积
四、问答题
１、答：（1）内部中断。由CPU的某种内部因素引起。
（2）外部中断。由中断信号引起的中断。用于处理各种定时操作和其他外围设备的操作。
（3）软件中断。由自陷（trap）指令引起，用于调用操作系统服务程序，如应用程序中需要进行输入输出操作时调用操作系统例程。２、答：中断的过程类似于子程序的调用，其区别主要有： 中断服务程序与中断时CPU正在运行的程序是相互独立的，它们之间没有确定的关系。子程序调用时转入的子程序与正在执行的程序段是同一个程序的两部分。中断一般是由硬件的信号产生的，除了软件中断。子程序调用是由转移指令引起的。
中断服务程序的地址是由硬件决定的。子程序调用由转移子程序的指令在地址码中指定子程序地址。
中断过程中要存储所有的状态信息，子程序调用时可以只保存PC的值。中断程序调用的过程包括确定产生中断的原因、对多个同时发生的中断进行裁决等，而在一般子程序调用中则没有这种操作。
３、答：（1）中断优先级是在同时出现了几个中断请求的情况下，CPU对中断响应的顺序，优先级高的中断先得到响应。
（2）中断源的优先级是计算机用户根据中断的必要性和实时性要求制定的，同时还要兼顾操作系统的需求。通常把硬件故障的中断优先级定为最高。如电源故障的中断一般是不可屏蔽的紧急中断。而软件中断的优先级则一般较低。某些特殊的中断，如虚拟存储器管理中的页面失效中断，要求在指令没有执行完时就得到响应，因为在发生页面失效时，如不立即处理，就无法得到指令的操作数，该指令也就不可能执行完成。
４、答：中断屏蔽是一种使某个中断源的请求暂时不起作用的措施。该中断请求仍然保留，直到对它的屏蔽撤消时才可得到响应。屏蔽措施也是调整中断响应顺序的措施。常见的中断屏蔽方法是采用屏蔽寄存器。由屏蔽寄存器的输出决定是否屏蔽某一中断。屏蔽寄存器一般可以用指令修改，这样系统软件就可以对中断屏蔽进行控制。中断屏蔽的方法一般是将中断源进行分级，使得某一级的中断可以屏蔽另一级的中断，而某些级的中断不能屏蔽另一些中断的响应。分级的屏蔽通常将中断分成高低不等的中断优先级，优先级高的中断可以屏蔽优先级低的中断。在采用屏蔽寄存器的情况下，软件可以灵活地设置中断的屏蔽。５、答：CPU的中断控制部件通常具有以下功能：（１）允许和禁止中断源的请求。
（２）断点的现场和恢复中断点的现场。（３）转向相应中断源的服务程序。（４）对多个中断请求进行判优裁决。
（５）允许低级中断的服务程序被高级中断请求中断。
６、答：中断嵌套是指令在多重中断方式下，CPU在处理一个中断请求时，又被另一个中断请求所打断，进入新的中断处理过程的现象。
第九章习题
一、名词解释
1、磁道：
2、扇区：
3、调制解调器：
二、选择题
1.计算机的外围设备是指（）。A、输入/输出设备 B、外存设备
C、远程通信设备 D、除了CPU和内存以外的其它设备
2.在微型机系统中外围设备通过（）与主板的系统总线相连接。A、适配器 B、设备控制器 C、计数器 D、寄存器
3.带有处理器的设备一般称为（）设备。A、智能化 B、交互式 C、远程通信 D、过程控制
4.CRT的颜色数为256色，则刷新存储器每个单元的字长是（）。A、256位 B、16位 C、8位 D、7位 5.磁盘驱动器向盘片磁层记录数据时采用()方式写入。A、并行 B、串行 C、并一串行 D、串一并行 6.一张3.5英寸软盘的存储容量为 MB，每个扇区存储的固定数据是。
A、1.44MB，512B B、1MB，1024B C、2MB，256B D、1.44MB，128B 7.一张CD-ROM光盘的存储容量可达 MB，相当于 多张1.44MB的3.5英寸软盘。
A、400，600 B、600，400 C、200，400 D、400，200 8.以下描述中基本概念正确的句子是()。
A、硬盘转速高，存取速度快 B、软盘转速快，存取速度快 C、硬盘是接触式读写 D、软盘是浮动磁头读写 9.显示器的主要参数之一是分辨率，其含义为()。
A、显示屏幕的水平和垂直扫描频率 B、显示屏幕上光栅的列数和行数 C、可显示不同颜色的总数 D、同一幅画面允许显示不同颜色的最大数目 10.在软盘存储器中，软盘适配器是()。
A、软盘驱动器与CPU进行信息交换的通道口 B、存储数据的介质设备 C、将信号放大的设备 D、抑制干扰的设备
三、填空题
1.外围设备大体分为 设备、设备、设备、设备、设备五大类。
2.不同的CRT显示标准所支持的最大 和 数目是 的。3.温彻斯特磁盘是一种采用先进技术研制的 磁头、盘片的磁盘机，它将磁头、盘片、电机等驱动部件读写电路等组装成一个 机电一体化整体，成为最有代表性的 存储器。
4.软磁盘和硬磁盘的 原理与 方式基本相同，但在 和 上存在较大的差别。
5.光盘是近年来发展起来的一种 设备，是 不可缺少的设备。按读写性质分，光盘分 型、型、型三类
6.按所显示的信息的内容分类，显示器可以分为 显示器、显示器和 显示器三大类。
四、问答题
１、外存的技术指标一般包括哪些？
２、设有16个固定磁头的硬盘，每磁道存储容量为62500字节，盘驱动器转速为2400转／分，试求最大数据传输率。第九章习题答案
一、名词解释
1、盘片存放数据的同心圆。
2、为磁道的一部分，将每个磁道分成几个小区域，此区域即为扇区。
3、是使计算机通过电话线与其他计算机连接的设备，承担了信号转换任务。
二、选择题
１、Ｄ ２、Ａ ３、Ａ
4、Ｃ
5、Ｂ
6、Ａ
7、Ｂ
8、Ａ
9、Ｂ
10、Ａ
三、填空题
１、输入 输出 外存 数据通信 过程控制 ２、分辨率 颜色 不同
3、可移动 固定 不可拆卸 硬磁盘
4、存储 记录 结构 性能
5、外存 多媒体计算机 只读 一次 重写
6、A、字符 B、图形 C、图像
四、问答题
１、外存的技术指标一般包括：（1）记录密度（又包括道密度和位密度两种）。（2）存储容量（盘面数每个盘面的磁道数每个磁道记录的二进制代码数）。（3）平均访盘时间（包括寻找时间、等待时间和传送时间）。（4）数据传送速率（每秒钟内存入或读出二进制代码的个数）
２、磁盘转速为2400转/分=40转/秒。16个固定磁头，每次读出16位，即2个字节，故每转一圈读出62500×2字节，所以最大数据传输率为62500×2×40=5000000字节/s
一单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案并将其号码填在题干的括号内每小题
分共 分)
若十进制数据为 则其八进制数为()
A
B
C
D
若 x 补 = 则 x 原 =()
A
B
C
D
若定点整数 位含 位符号位补码表示则所能表示的绝对值最大负数为()
A
B()
C
D()
若脂用双符号位则发生正溢的特征是双符号
位为()
A
B
C
D
浮点加减中的对阶的()
A 将较小的一个阶码调整到与较大的一个阶码
相同
B 将较大的一个阶码调整到与较小的一个阶码
相同
C 将被加数的阶码调整到与加数的阶码相同
D 将加数的阶码调整到与被加数的阶码相同
原码乘法是()
A 先取操作数绝对值相乘符号位单独处理
B 用原码表示操作数然后直接相乘
C 被乘数用原码表示乘数取绝对值然后相乘
D 乘数用原码表示被乘数取绝对值然后相乘
原码加减交替除法又称为不恢复余数法因此
()
A 不存在恢复余数的操作
B 当某一步运算不够减时做恢复余数的操作
C 仅当最后一步余数为负时做恢复余数的操作
D 当某一步余数为负时做恢复余数的操作
为了缩短指令中某个地址段的位数有效的方
法是采取()
A 立即寻址
B 变址寻址
C 间接寻址
D 寄存器寻址
堆栈指针 SP 的内容是()
A 栈顶单元内容
B 栈顶单元地址
C 栈底单元内容
D 栈底单元地址
高速缓冲存储器 Cache 一般采取()
A 随机存取方式
B 顺序存取方式
C 半顺序存取方式
D 只读不写方式
若存储周期 ns 每次读出 位则该存储器的数
据传送率为()
A × 字节 / 秒
B M 字节 / 秒
C × 字节 / 秒
D M 字节 / 秒
半导体静态存储器 SRAM 的存储原理是()
A 依靠双稳态电路
B 依靠定时刷新
C 依靠读后再生
D 信息不再变化
在不同速度的设备之间传送数据()
A 必须采用同步控制方式
B 必须采用异步控制方式
C 可以选用同步方式也可选用异步方式
D 必须采用应答方式
挂接在总线上的多个部件()
A 只能分时向总线发送数据并只能分时从总线
接收数据
B 只能分时向总线发送数据但可同时从总线接
收数据
C 可同时向总线发送数据并同时从总线接收数
据
D 可同时向总线发送数据但只能分时从总线接
收数据
二简答题(每小题 分共 分)
硬连线控制器如何产生微命令?产生微命令的主要条件是哪些?
何谓中断方式?它主要应用在什么场合?请举
二例
在 DMA 方式预处理(初始化)阶段 CPU 通过
程序送出哪些信息?
总线的分类方法主要有哪几种?请分别按这几
种法说明总线的分类
(不算 CPU 中的寄存器级)存储系统一般由哪三级组成?请分别简述各层存储器的作用(存放什么内容)及对速度容量的要求
中断接口一般包含哪些基本组成?简要说明它
们的作用
三名词解释题(每小题 分共 分)
基数
DRAM
堆栈
立即寻址方式
总线
逻辑地址
微程序控制器
同步通信方式
DMA 方式
随机存取方式
四计算题(分)
请用补码一位乘中的 Booth 算法计算 x · y= ?
x= y= 列出计算过程
五设计题(共 分)
(分)画出单总线 CPU 内部框图(寄存器级)拟出加法指令 ADD R(R)的读取与执行流程源寻址方式采用寄存器间址方式
(分)用 K × / 片的存储芯片构成一个 K × 的存储器地址线 A A(低)双向数据线 D D WE 控制读写 CE 为片选输入端画出芯片级逻辑图注明各种信号线列出片选逻辑式
年(上)计算机组成原理试卷答案
计算机组成原理试卷参考答案
一单项选择题(每小题 分共 分)
B D C D B
A A C D B
A C A C B
二简答题(每小题分共分)
硬连线控制器依靠组合逻辑电路产生微命令(分)组合逻辑电路的输入是产生微命令的条件主要有A指令代码B时序信号C程序状态信息与标志位D
外部请求信号(分)
A中断方式指CPU在接到随机产生的中断请求信号后暂停原程序转去执行相应的中断处理程序以处理该随机事件处理完毕后返回并继续执行原程
序;(分)
B主要应用于处理复杂随机事件控制中低速
I/O;(分)
C例打印机控制故障处理(分)
向DMA控制器及I/O接口(分离模式或集成模式
均可)分别送出如下信息
A测试设备状态预置DMA控制器工作方式;(分)
B主存缓冲区首址交换量传送方向;(分)
C设备寻址信息启动读/写(分)
A按传送格式分为串行总线并行总线;(分)
B按时序控制方式分为同步总线(含同步扩展总
线)异步总线;(分)
C按功能分为系统总线CPU内部总线各种局部总
线(分)
A主存存放需要CPU运行的程序和数据速度较快
容量较大;(分)
BCache存放当前访问频繁的内容即主存某些页的内容复制速度最快容量较小;(发)
C外存存放需联机保存但暂不执行的程序和数据容量很大而速度较慢(分)
A地址译码选取接口中有关寄存器也就是选择
了I/O设备;(分)
B命令字/状态字寄存器供CPU输出控制命令调回接口与设备的状态信息;(分)
C数据缓存提供数据缓冲实现速度匹配;(分)
D控制逻辑如中断控制逻辑与设备特性相关的控制逻辑等(分)
三名词解释题(每小题分共分)
基数各数位允许选用的数码个数或各数位允许选用的最大数码值加(不乘位权)或产生进位的该位
数码值(不乘位权)
DRAM动态随机存取存储器即需要采取动态刷新的RAM
堆栈按先进后出(也就是后进先出)顺序存取的存储的存储组织(区)
立即寻址方式操作数直接在指令中给出(或紧跟指令给出)在读出指令时可立即获得操作数
总线一组可由多个部件分时共享的信息传输线
逻辑地址程序员编程时使用的与内存物理地址
无固定对应关系的地址
微程序控制器将执行指令所需要的微命令以代码形式编成微指令序列(微程序)存入一个控制存储器需要时从该存储器中读取按这种方式工作的控制器称为微程序控制器同步通信方式在采用这种方式的总线传输中各设备从一个公共的(统一的)时序信号中获得定时信息(或由统一的时序信号进行同步定时)或指出其明显特征是由一定频率的时钟信号定义了等间隔的时钟周期
DMA方式直接依靠硬件实现主存与外设之间的数据直接传输传输过程本身不需CPU程序干预
提高实践教学的质量,除了在硬件设施等大环境上做出改善外,还需在主观上改变学生“重课堂理论轻实验实习”的思想,切实改变实验课堂上“教师为主”现状,转变成为以“学生为主,教师为辅”实验教学模式,培养学生自主学习以及创新能力。
本文以我校计算机组成原理实验室为例,结合专业特点,探索实验教学改革。我校计算机组成原理实验室主要面向信息工程学院计算机科学与技术、信息管理与信息系统和物联网等三个专业的本科生。在专业课程结构中,计算机组成原理课程属于必修的专业基础课。该课程能让学生从底层剖析计算机的基本组成及工作原理,掌握基本的设计技术,提高解决数字系统的实际能力,为后续专业课程学习打下基础,是计算机科学与技术专业本科生的核心课程之一,在计算机学科中处于承上启下的地位[1]。计算机组成理论内容比较抽象难懂,很多涉及计算机内部的构造、工作原理等难点只有通过实验加以验证,学生真正理解和掌握。而传统的实践教学方法效果不佳,学生感觉计算机硬件知识抽象,动手能力得不到锻炼[2]。本文从计算机组成原理实验的预习考核、实验教学过程控制等方面出发,在实践教学改革上做了一些有益的探索与尝试,辅助教师有效的安排和组织实验教学过程,彰显实践教学在人才培养中的主导作用。
1 存在的主要问题
1.1学生中普遍存在“重理论轻实践”的观点,实验预习形同虚设
目前各个高校的实验课程预习过程也缺乏模拟演练,都是学生阅读一定的资料后就算完成,无法验证对错,只有在实际动手操作中才能验证对实验内容的理解是否正确,如此预习方法效果不佳[3]。此外学生普遍对理论课程比较重视,而对实验课程抱着敷衍的态度,实验前没有进行预习,实验课上一般也是按照实验指导书上的步骤,或者将其他同学的连线图“依葫芦画瓢”。
1.2实验过程缺乏监控,导致实验效果不理想
在实验课堂上教师的指导任务很重,计算机组成原理实验室一次课安排32名学生实验。教师在实验指导上难免顾此失彼,照顾不到所有学生,导致实验教学效果差。所以考虑由实验技术人员事先培养随堂的勤工俭学学生或者学生志愿者做好教师的实验助手工作。
1.3实验课程结束,实验室环境差。
实验室课程安排紧密,一天里面多个班级做实验,整洁的实验室环境对于老师、学生以及实验效果都会起到积极的作用。这样寻找到切实可行的方法来加强学生的实验仪器操作规范意识和环保意识就非常的重要。
2改革实施后的效果
2.1突破实验空间的限制,辅助教师把好预习关
通过课题研究,课题组通过开发完成了基于PROTEUS软件的网络预习考核系统,该考核系统的界面如图1所示。该考核系统运用虚拟实验软件来搭建计算机内部各个部件的电路构造,用以模拟实验室现场真实的实验环境,让学生在系统所搭建的“虚拟实验台”上进行实验连线,这样完成实验基本的操作步骤,并最终通过系统考核题后才允许进入实验室进行实验。这套网络预习考核系统的运用使学生在进入计算机组成原理实验室前已经对接下来要做的实验任务、所需设备和元器件有了一个初步的理解,进一步保障学生实验预习的真实性和可靠性。同时作为学生实验成绩评定的一个参考,督促学生用好考核系统,认真完成实验预习。组成原理实验预习考核系统功能模块结构图如图2所示。
2.2 结合本实验室特点,加强实验教学的过程监控
高校教学的过程监控有很多环节,有学校学院的两级督导制度,有学生对教师的网上测评系统等。同样实践教学需要良好的过程监控手段,如果该过程控制一旦失衡,实践教学就有可能流于形式形同虚设[4]。本文研究让部分学生辅助教师完成实验辅导的任务,从而实现加强实验教学的过程监控的目的。
在硬件实验上,教师实验指导任务繁重,其中硬件连线检查和仪器设备使用指导工作占了很大比例。通过由实验技术人员在课前预先培养基础较好的学生来熟悉实验环境,通过系统培训让他们了解实验内容,熟悉实验仪器设备的使用,解决实验中出现的问题,这样就有能力在实验课程中去帮助同学解决问题。实践证明,此方案的实施减轻了教师的指导工作量,提高了学生实验的效率,同时也起到监督其他同学端正实验态度作用。
2.3结合本实验分室特点,加强学生和实验技术人员的实验素养
将实验课程涉及的仪器仪表的使用规章、注意事项等以“制度上墙”的方式进行规范。通过教师或者实验技术人员在学期初第一次实验课上对学生进行重点培训。建议教师将学生的实验素养分数记录在册,并在实验成绩里做出体现。
此外培养勤工俭学学生信息员。通过与学生办公室相关老师沟通,每学期挑选实验课程班级的学生参与勤工俭学,负责实验结束后对实验室进行快速整理工作,并在实验课程过程中掌握实验仪器的运行情况,及时与实验技术人员沟通以保证实验正常进行。
3结束语
计算机组成原理课程理论性强、硬件知识抽象,导致实验效果不佳,课题组经过2年的实践积累,不断总结经验,摸索出一系列计算机组成原理实验教学的具体实施方案。通过在传统的实践教学上强化预习环节,保障学生在实验预习的真实性和有效性。通过培养学生信息员来辅助教师完成实验辅导的任务,从而加强实验教学的过程监控的目的。实践证明,改革后的实践教学方法更能适应相关专业学生的学习特点和水平,并且能提高学生的动手设计能力和创新能力,为我校培养应用型创新型人才打下了坚实的基础。
参考文献
[1]张磊,郑榕,田军峰.《计算机组成原理》实验教学改革[J].实验科学与技术,2013(4):221-224.
[2]杨斐.“计算机组成原理”课程的创新性实践教学探索[J].湖北理工学院学报,2013(29):67-69.
[3]迟宗正,赖晓晨.计算机组成原理实验新教学模式研究[J].实验技术与管理,2015,32(5):232-234.
关键词:计算机组成原理;课程改革;实践教学
一、引言
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业和软件工程专业的专业主干课,本课程围绕计算机的5大部件全面地阐述计算机的组成和工作原理,以及各大部件之间的关系,进一步引申出各大部件的设计实现方法。
在教学过程中发现,学生在学习这门核心课程的过程中普遍感到很吃力,究其原因,是因为《计算机组成原理》这门课本身在计算机科学与技术专业的系列课程中起着承上启下的作用,涉及内容较多。另外,这门课程还是一门强调动手实践能力的课程,由于硬件课程实践本身的复杂性,从而降低了学生的学习兴趣,导致学生“重软件、轻硬件”的现象。为此,针对本课程教与学中存在的问题,《计算机组成原理》课程组全体教师对教学内容、教学方法、实践环节进行了改革,以提高教学质量和教学效果。
二、教学内容的改革
为了更好的提高教学效果,在教学内容上提出了:选用优秀教材,去繁就简强调基础,以“计算机整机的概念与设计”为核心,理论实践并重的教学理念。
1.选用优秀的教材。
教材是学生接触这门专业课程的第一份资料,教材的优劣直接影响到学生的学习兴趣。好的教材最基本的要求应该是具有良好的可读性。首先要求教材要主线清晰、组织衔接合理得当,应该能够把一个深奥的问题说的浅显易懂,这样,对于基础不深的学生也可以理解;其次要求教材应该涉及面广泛,尤其要及时引入本专业的前沿知识;第三要求教材具有权威性,要选用国家级规划教材。如果教材的可读性良好,学生自学也可以完成,那么无疑培养了学生自我学习的兴趣和能力,对以后他们的工作学习都会有极大的帮助。
目前,我们选用的是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,国家精品课程主讲教材《计算机组成原理(第二版)》,该教材出版于2008年1月,作者唐朔飞长期从事计算机科学研究工作,她主编的《计算机组成原理》曾经获得教育部2002年全国普通高校优秀教材二等奖,2005年以该教材为核心的“计算机组成原理”课程被评为国家精品课程。
2.以知识结构为基础,合理安排教学内容。
要很好地组织教学,必须合理地组织知识结构,研究课程内容的联系,精炼出课程、章、节等各层的知识结构,构建一个知识的层次框架,形成知识的逻辑关系,逐步展开各层次的知识点的教学。在组织教学过程中,应该合理安排教学内容,重点难点多讲细讲,重要概念、重要原理讲细讲透,使学生能很好地理解和掌握;易懂的内容少讲粗讲,有些问题交给学生课下解决。
3.理论实践并重。
教学实践是计算机组成原理课程教学内容的一个十分重要的环节,经过计算机组成原理的课程学习,学生应该了解整个计算机的组成原理、工作过程及设计方法。在课程的教学过程中,采用了理论指导实践、实践促进理论教学的改革方案。最典型的例子就是在讲授控制器原理的部分,为了便于学生理解,在课堂上为学生设计了一个与实验用模型相同的模型机,充分做到让学生了解计算机的每个部件。这样即促进了学生的理论学习,也促进了学生的实验学习,二者互补并重。同时,在设计CPU的过程中涉及到数据表示、指令系统、运算电路、控制方式、指令流程、微操作流程等等的知识恰好可以与此前所学的理论知识呼应,做到了“学而时习之”。
此外,我们还时时注意在授课过程中引入新技术新理论,把基础理论知识和新技术、新知识有机的结合在一体。
三、教学方法的改革
在教学方法上我们提出了:采用“任务驱动”教学法拓展学生思维,采用CAI课件增加学生记忆,采用网络资源巩固学生知识的方法。
1.采用“任务驱动”教学法拓展学生思维。
为了提高学生对知识的理解,采用“任务驱动”的方式来拓展学生思维。具体方法是在学生充分掌握了基础知识的前提下,增加课堂讨论思考题目。
例如:运算器是计算机组成的五大部件之一,是《计算机组成原理》这门课程的重要部分,由于教学时间紧张,我们在讲明运算器的工作原理的基础上,要求学生自行设计运算器电路,以及运算器中的移位器电路。学生在自己设计电路的过程中对运算器的工作原理进行深入思考,使细节问题清晰化明朗化,既学到了知识,又提高了创新能力。
再例如:指令译码器是计算机控制器中的一个重要器件,通过它对指令进行译码,决定控制器对运算器的控制。译码器的电路直接影响到控制器的工作情况,也就影响整个CPU的效率,学生通过设计译码器,可以拓展思路,加深对控制器功能的思考,提高学习兴趣。
通过这样的训练,提高了学生的创新能力,形成了教与学的互动。
2.采用CAI课件增加学生记忆。
《计算机组成原理》这门课中,涉及到的知识点多,运用的方法也比较复杂,为了能够让学生快速的记忆各个知识点,我们在讲授过程中结合实际情况适当增加了一些CAI课件辅助教学。
例如在定点数乘法除法的运算中,增加了CAI课件使学生更直观地看到了该运算方法执行的过程,再例如在控制器部分,通过CAI课件显示出指令流、数据流流动的方向,便于学生加深对知识的理解。
3.采用网络资源巩固学生知识。
随着信息社会的发展,网络成为了一个新的巨大载体,各高校都组建了自己的校园网络。为了巩固学生所学的知识,我们也建立了《计算机组成原理》网络资源,资源中有教学笔记,教学课件,课后练习及答案等。教学笔记是课程组教师的学习笔记心得,即可以作为青年教师的教学指导也可以做学生的参考资料,更有利于对教材的理解。课后练习可以提供给学生一个自主练习的机会,因为每道习题都配有详细答案,充分弥补了课堂上讲解例题较少的缺憾。
此外,我们还注重学生双语方面的能力,由于课程内容较难,我们只采取了关键词用双语的初级双语模式,为学生以后阅读外文资料奠定基础。
四、实践教学的改革
实验、课程设计环节是教学工作的一个重要环节,是学生把理论知识与实际应用结合的机会,作为计算机科学与技术专业的核心课程,《计算机组成原理》这门课程必须开设课程设计。
课程组先后开发了《计算机组成原理创新性实验仿真系统》和《计算机组成原理课程设计实验仿真系统》,前者可以支持创新性实验,实现了让计算机硬件“动”起来的目的,后者可以在仿真系统上,进行CPU的设计,实现了一个能“算”起来的小型计算机系统。通过创新性实验和课程设计把原本枯燥的理论知识变成了灵活的应用,使学生的理解能力增强了,学习兴趣提高了。通过这些仿真系统进行课程设计,使学生综合分析问题和解决问题的能力得到了很大的提升,在这个环节中,教师可以因材施教,根据不同层次的学生安排相关难度的题目,充分发挥出学生的创新潜能。
目前,学院开设了Verilog HDL硬件描述语言课程,课程组利用新的实验设备进行真正的CPU设计,实现真正的小型计算机系统。把学生分成若干小组,按CPU模型理论设计、CPU模型Verilog HDL软件设计、Verilog HDL软件调试分工,每组3人,共同设计一个8位或16位的计算机系统。此课程设计独立设课,独立核算学分。这不仅促进学生的理论知识、实践能力,也是对他们合作能力的一种考察。
五、结束语
近几年来,课程组全体教师对《计算机组成原理》课程进行改革与实践,本课程正朝着理论与实践结合更紧密,课程内容更完善的目标前进。2002年,《计算机组成原理创新性实验仿真系统》获黑龙江大学教学成果二等奖;2006年,《计算机组成原理》课程被评为黑龙江大学校级精品课;2007年,《计算机组成原理课程设计实验仿真系统》获黑龙江大学CAI课件成果二等奖。课程组全体教师正在为早日使《计算机组成原理》课程成为黑龙江省省级精品课而努力。
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]易小琳,彭一凡.基于Verilog HDL的流水线模型机的设计与实现[J].北京工业大学学报,2007(10):1096-1101.
[3]易小琳,朱文军,鲁鹏程,等.计算机组成原理实践教学的研究[J].计算机教育,2006(8):152~154.
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