教案-計(jì)算機(jī)組成原理(DOC)計(jì)算機(jī)組成原理教案（數(shù)字媒體專業(yè)）教師姓名所在系、教研室出生年月職稱學(xué)位課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理授課時(shí)數(shù)72教學(xué)目的通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的接口技術(shù)與原理；了解計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。并能夠用課程中學(xué)到的知識(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件進(jìn)行初步設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試。培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、合作意識(shí)以及邏輯想象能力。為學(xué)生以后學(xué)習(xí)微機(jī)原理，嵌入式等技術(shù)等相關(guān)專業(yè)課程打好基礎(chǔ)，并使學(xué)生畢業(yè)后能勝任計(jì)算機(jī)、多媒體、自動(dòng)化及電子工程等方面工作。課程性質(zhì)必修講授對(duì)象（專業(yè)、年級(jí)、班級(jí)）

第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論內(nèi)容簡(jiǎn)介：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和主要功能，計(jì)算機(jī)的工作步驟以及計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)：了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)；了解馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及硬件構(gòu)成；理解計(jì)算機(jī)的工作步驟，了解計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)的含義及其對(duì)計(jì)算機(jī)的影響。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：虛擬機(jī)的概念；計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成；計(jì)算機(jī)的工作步驟。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法。教學(xué)過程：一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1．計(jì)算機(jī)的軟硬件概念（1）硬件（2）軟件（3）軟硬件的關(guān)系2．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)（1）虛擬機(jī)的概念（2）各層虛擬機(jī)及與真實(shí)機(jī)器的層次關(guān)系3．計(jì)算機(jī)的基本組成（1）馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)（2）計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，總線的構(gòu)成。討論、分析直連結(jié)構(gòu)的問題，提出總線思想，并簡(jiǎn)單介紹總線結(jié)構(gòu)。（3）計(jì)算機(jī)的工作步驟提出計(jì)算機(jī)解決問題的基本步驟計(jì)算機(jī)基本構(gòu)成部件的介紹（運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器）以計(jì)算ax2bxc為例分析計(jì)算機(jī)工作的過程4．計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)（1）機(jī)器字長(zhǎng)計(jì)算機(jī)同時(shí)處理的二進(jìn)制位機(jī)器字長(zhǎng)與數(shù)據(jù)總線寬度、存儲(chǔ)字長(zhǎng)的關(guān)系（2）存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量的單位主存容量輔存容量（3）運(yùn)算速度幾種計(jì)算運(yùn)算速度的方法并對(duì)它們進(jìn)行比較運(yùn)算速度的表示單位

第二章計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用內(nèi)容簡(jiǎn)介：計(jì)算機(jī)的發(fā)展史；計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域；計(jì)算機(jī)的發(fā)展展望。教學(xué)目標(biāo)：了解計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展以及發(fā)展思路；了解計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域；了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法。教學(xué)過程：一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展史1．計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的研究工作第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段計(jì)算機(jī)的發(fā)展規(guī)律計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)2．微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展帶來(lái)的工作、學(xué)習(xí)、生活方式的變化3．軟件技術(shù)的興起和發(fā)展軟硬件的融合，簡(jiǎn)介嵌入式發(fā)展方向二、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1．科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理通過ENIAC進(jìn)行計(jì)算的一個(gè)案例，直觀體會(huì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力2．工業(yè)控制和實(shí)時(shí)控制3．網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用4．虛擬現(xiàn)實(shí)介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一些應(yīng)用5．辦公自動(dòng)化和管理信息系統(tǒng)6．多媒體技術(shù)7．人工智能三、計(jì)算機(jī)發(fā)展的展望

第三章系統(tǒng)總線內(nèi)容簡(jiǎn)介：總線的概念；總線的分類；總線的特性和性能指標(biāo)；總線結(jié)構(gòu)；總線控制。教學(xué)目標(biāo)：理解總線的概念；了解總線的分類；了解總線的結(jié)構(gòu)及幾種常用總線結(jié)構(gòu)；掌握總線的判優(yōu)控制機(jī)制和通信控制過程。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：總線的判優(yōu)控制和通信控制。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法。教學(xué)過程：一、總線的基本概念1．分散連接結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)分散連接結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：增刪設(shè)備不方便擴(kuò)展性差2．總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)工作效率提高要解決總線的使用沖突的問題二、總線的分類1．片內(nèi)總線芯片內(nèi)部的的總線，用于連接芯片內(nèi)部的各部件，如CPU內(nèi)部總線。2．系統(tǒng)總線根據(jù)傳輸信息的不同，分為三類：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線數(shù)據(jù)總線：傳輸數(shù)據(jù)，雙向地址總線：傳輸?shù)刂罚瑔蜗蚩刂瓶偩€：傳輸控制信號(hào)和狀態(tài)信息號(hào)，雙向3．通信總線用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的通信。遠(yuǎn)距離傳輸。三、總線特性及性能指標(biāo)1．總線特性四個(gè)基本特性：機(jī)械特性電氣特性功能特性時(shí)間特性2．總線性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)有：總線寬度總線帶寬時(shí)鐘同步/異步總線復(fù)用信號(hào)線數(shù)總線控制方式其他指標(biāo)3．總線標(biāo)準(zhǔn)（1）總線標(biāo)準(zhǔn)的概念系統(tǒng)與模塊、模塊與模塊之間的一個(gè)互連的標(biāo)準(zhǔn)界面（2）介紹常見的總線標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介ISA、MCA、EISA、VESA、STD、PCI、AGP、USB、IEEE1394四、總線結(jié)構(gòu)1．單總線結(jié)構(gòu)所有設(shè)備和部件都使用一組總線。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便宜于擴(kuò)充，成本低缺點(diǎn)：設(shè)備沖突成為瓶頸，系統(tǒng)帶負(fù)載能力差適用：小型或微型計(jì)算機(jī)2．多總線結(jié)構(gòu)不同的設(shè)備連接在幾條總線上。幾種多總線結(jié)構(gòu)：雙總線結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)3．總線結(jié)構(gòu)舉例（1）舉例傳統(tǒng)微機(jī)總線結(jié)構(gòu)VL-BUS總線結(jié)構(gòu)PCI總線結(jié)構(gòu)（2）總線分層的優(yōu)點(diǎn)減少設(shè)備使用決線的沖突提高系統(tǒng)整體帶負(fù)載能力五、總線控制1．為什么要進(jìn)行總線控制？繪制一個(gè)用總線連接的局部示意圖，分析數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，明確控制在總線傳輸中的作用。2．判優(yōu)控制（1）基本概念主設(shè)備、從設(shè)備、判優(yōu)控制（2）鏈?zhǔn)讲樵兎绞皆恚河身憫?yīng)信號(hào)決定使用總線的優(yōu)先順序。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：判優(yōu)速度慢（3）計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢?cè)恚河捎?jì)數(shù)值決定響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：電路較簡(jiǎn)單，有一定靈活性缺點(diǎn)：判優(yōu)速度慢（4）獨(dú)立請(qǐng)求方式原理：由判優(yōu)電路決定優(yōu)先順序優(yōu)點(diǎn)：判優(yōu)速度快缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，成本低2．通信控制（1）總線周期的4個(gè)階段申請(qǐng)分配階段尋址階段傳數(shù)階段結(jié)束階段（2）總線通信的4種方式同步通信外同步，內(nèi)同步異步通信半同步通信分離式通信

第四章存儲(chǔ)器內(nèi)容簡(jiǎn)介：主存儲(chǔ)器，高速緩沖存儲(chǔ)器，輔助存儲(chǔ)器。教學(xué)目標(biāo)：理解主存儲(chǔ)器（RAM和ROM）基本工作原理；熟練掌握內(nèi)存芯片的擴(kuò)展連接方法；理解高整緩存的作用及Cache-主存地址映射方式；理解輔助存儲(chǔ)器的原理基本工作原理。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：主存儲(chǔ)器的原理、CPU與存儲(chǔ)器的連接、Cache-主存地址映射、輔助存儲(chǔ)器的原理。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法。教學(xué)過程：一、存儲(chǔ)器概述1．存儲(chǔ)器的分類介紹存儲(chǔ)器分類的幾種方法以及每一類存儲(chǔ)器的基本特性。2．存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)介紹計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器按層次分布情況和特點(diǎn)。二、主存儲(chǔ)器1．主存概述主存的基本構(gòu)成主存中的存儲(chǔ)單元地址的分配主存的主要技術(shù)指標(biāo)2．半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片簡(jiǎn)介半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片的基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式3．隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（1）靜態(tài)RAM靜態(tài)RAM的基本單元電路組成靜態(tài)RAM的基本存儲(chǔ)原理靜態(tài)RAM的芯片舉例靜態(tài)RAM的讀/寫時(shí)序分析（2）動(dòng)態(tài)RAM動(dòng)態(tài)RAM的基本單元電路組成：三管動(dòng)態(tài)RAM的基本單元電路、單管動(dòng)態(tài)RAM的基本單元電路動(dòng)態(tài)RAM芯片舉例動(dòng)態(tài)RAM讀/寫時(shí)序動(dòng)態(tài)RAM的刷新4．只讀存儲(chǔ)器ROM掩膜ROMPROMEPROMEEPROMEPROM芯片簡(jiǎn)介5．存儲(chǔ)器與CPU的連接存儲(chǔ)容量擴(kuò)展的方法存儲(chǔ)器的幾類線與CPU的連接（地址線、數(shù)據(jù)線、讀/寫控制線、片選線）芯片的選擇內(nèi)存連接舉例6．存儲(chǔ)器的校驗(yàn)糾錯(cuò)理論漢明碼的形成步驟、方法及舉例漢明碼的糾錯(cuò)過程7．提高訪存速度的措施（1）三類方法采用高速元件改變存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)調(diào)整主存結(jié)構(gòu)（2）單體多字系統(tǒng)（3）多體并行系統(tǒng)（4）高性能存儲(chǔ)芯片簡(jiǎn)介三、高速緩沖存儲(chǔ)器1．概述問題的提出高速緩存的理論依據(jù)高速緩存的工作原理命中率和平均訪問時(shí)間的計(jì)算高速緩存的基本構(gòu)成高速緩存的讀寫操作高速緩存的改進(jìn)措施2．Cache與主存的地址映射直接映射全相聯(lián)映射組相聯(lián)映射3．替換策略先進(jìn)先出算法近期最少使用算法四、輔助存儲(chǔ)器1．概述輔助存儲(chǔ)器的特點(diǎn)及類型磁表面存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)2．磁記錄原理和記錄方式讀寫操作的基本原理六種常用的記錄方式3．硬磁盤存儲(chǔ)器（1）硬磁盤存儲(chǔ)器的類型從磁頭考慮：固定磁頭、移動(dòng)磁頭從盤片考慮：固定盤片、可換盤片（2）硬磁盤存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)磁盤驅(qū)動(dòng)器磁盤控制器盤片（3）硬磁盤存儲(chǔ)器的發(fā)展（4）磁道記錄格式4．軟磁盤存儲(chǔ)器概述盤片軟盤驅(qū)動(dòng)器和控制器5．光盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器的三種類型光盤的存取原理

第五章輸入輸出系統(tǒng)內(nèi)容簡(jiǎn)介：輸入輸出系統(tǒng)概述，I/O設(shè)備，I/O接口，程序查詢方式，程序中斷方式，DMA方式。教學(xué)目標(biāo)：了解輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展；了解輸入輸出系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理；掌握三種典型的輸入輸出控制方式的工作原理；了解常用的I/O設(shè)備及其基本的工作原理；理解I/O接口的作用、構(gòu)成及工作原理。教學(xué)重點(diǎn)：程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式。教學(xué)難點(diǎn)：周期竊取、CPU響應(yīng)中斷和允許周期挪用的時(shí)間。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法。教學(xué)過程：一、輸入輸出系統(tǒng)概述1．輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展早期階段接口模塊和DMA階段具有通道結(jié)構(gòu)的階段IOP階段2．輸入輸出系統(tǒng)的組成（1）I/O軟件I/O指令通道指令（2）I/O硬件3．I/O設(shè)備與主機(jī)的聯(lián)系方式（1）編址方式統(tǒng)一編址不統(tǒng)一編址（獨(dú)立編址）（2）設(shè)備尋址（3）傳送方式并行方式串行方式（4）聯(lián)絡(luò)方式立即響應(yīng)方式異步應(yīng)答方式同步方式（5）連接方式輻射式總線式4．信息傳送的控制方式程序查詢方式程序中斷方式DMA方式二、I/O設(shè)備1．I/O設(shè)備概述三類：人機(jī)交互設(shè)備，計(jì)算機(jī)信息的存儲(chǔ)設(shè)備，機(jī)—機(jī)信息設(shè)備2．輸入設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)觸摸屏其他輸入設(shè)備3．輸出設(shè)備顯示設(shè)備打印設(shè)備4．其他I/O設(shè)備終端設(shè)備A/D、D/A轉(zhuǎn)換器漢字處理設(shè)備5．多媒體技術(shù)（1）定義（2）多媒體技術(shù)的特點(diǎn)（3）多媒體計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)壓縮與解壓縮多媒體專用芯片大容量存儲(chǔ)器多媒體軟件三、I/O接口1．概述接口的定義設(shè)備接口的原因2．接口的功能和組成（1）總線連接方式的I/O接口電路數(shù)據(jù)線設(shè)備選擇線命令線狀態(tài)線（2）接口的功能和組成選址功能傳送命令的功能傳送數(shù)據(jù)的功能反映I/O設(shè)備工作狀態(tài)的功能3．接口類型按數(shù)據(jù)傳送方式分：并行接口、串行接口按功能選擇的靈活性分：可編程接口、不可編程接口按通用性分：通用接口、專用接口按數(shù)據(jù)傳送的控制方式分：程序型接口、DMA型接口四、程序查詢方式1．程序查詢流程討論程序查詢方式中的踏步現(xiàn)象2．程序查詢方式的接口電路五、程序中斷方式1．中斷的概念2．I/O中斷的產(chǎn)生3．程序中斷方式的接口電路中斷請(qǐng)求觸發(fā)器和中斷屏蔽觸發(fā)器排隊(duì)器中斷向量地址形成部件程序中斷方式接口電路的基本組成4．I/O中斷處理過程（1）CPU響應(yīng)中斷的條件和時(shí)間條件：中斷觸發(fā)器EINT為“1”時(shí)間：每條指令執(zhí)行階段的結(jié)束時(shí)間（2）I/O中斷處理過程5．中斷服務(wù)程序的流程（1）保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保存程序的斷點(diǎn)：由中斷隱指令完成保存通用寄存器和狀態(tài)寄存器的內(nèi)容：中斷服務(wù)程序中的堆棧指令完成（2）中斷服務(wù)中斷服務(wù)程序的主體部分（3）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)出棧指令完成（4）中斷返回返回原程序的斷點(diǎn)處六、DMA方式1．DMA方式的特點(diǎn)主存與DMA接口之間有一條數(shù)據(jù)通路，交換信息時(shí)，不通過CPU，也不需要CPU暫停現(xiàn)行程序?yàn)樵O(shè)備服務(wù)工作速度比程序中斷方式高2．DMA與主存交換數(shù)據(jù)時(shí)采用的三種方法停止CPU訪問主存周期挪用DMA與CPU交替訪問。3．DMA接口的功能和組成（1）DMA接口的功能（2）DMA接口基本組成主存地址寄存器AR字計(jì)數(shù)器WC數(shù)據(jù)緩沖寄存器BRDMA控制邏輯中斷機(jī)構(gòu)設(shè)備地址寄存器4．DMA的工作過程（1）DMA傳送過程預(yù)處理數(shù)據(jù)傳送后處理（2）DMA接口與系統(tǒng)的連接方式具有公共請(qǐng)求線的DMA請(qǐng)求方式獨(dú)立的DMA請(qǐng)求方式（3）DMA方式與程序中斷方式比較的特點(diǎn)5．DMA接口的類型選擇型DMA接口多路型DMA接口

第六章計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法內(nèi)容簡(jiǎn)介：無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)，數(shù)的定義表示和浮點(diǎn)表示，定點(diǎn)運(yùn)算，浮點(diǎn)運(yùn)算，算術(shù)邏輯單元。教學(xué)目標(biāo)：理解機(jī)器數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示；熟練掌握定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算；理解浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的基本方法和步驟；理解運(yùn)算器進(jìn)位鏈電路。教學(xué)重點(diǎn)：定點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算的溢出判斷，定點(diǎn)數(shù)乘法運(yùn)算，定點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼除法運(yùn)算。教學(xué)難點(diǎn)：定點(diǎn)數(shù)原碼兩位乘，定點(diǎn)數(shù)補(bǔ)碼加減交替法除法，運(yùn)算器的并行進(jìn)位鏈。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法；課堂練習(xí)。教學(xué)過程：一、無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)1．無(wú)符號(hào)數(shù)2．有符號(hào)數(shù)（1）機(jī)器數(shù)與真值（2）原碼表示法小數(shù)原碼定義，整數(shù)原碼定義，表示數(shù)的范圍（3）反碼表示法小數(shù)反碼定義，整數(shù)反碼定義，表示數(shù)的范圍（4）補(bǔ)碼表示法補(bǔ)數(shù)的概念，整數(shù)補(bǔ)碼定義，小數(shù)補(bǔ)碼定義，表示數(shù)的范圍（5）移碼表示法二、數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示1．定點(diǎn)表示定點(diǎn)小數(shù)，定點(diǎn)整數(shù)2．浮點(diǎn)表示浮點(diǎn)數(shù)表示形式，浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍，浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化，浮點(diǎn)數(shù)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)3．定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的比較三、定點(diǎn)運(yùn)算1．移位運(yùn)算移位運(yùn)算的意義移位運(yùn)算的規(guī)則不同機(jī)器數(shù)移位運(yùn)算結(jié)果的分析算術(shù)移位與邏輯移位的區(qū)別2．加減法運(yùn)算（1）補(bǔ)碼加減法運(yùn)算規(guī)則（2）補(bǔ)碼加減法運(yùn)算的溢出判斷用一位符號(hào)位判斷溢出用兩位符號(hào)位判斷溢出補(bǔ)碼定點(diǎn)加減法運(yùn)算的硬件配置補(bǔ)碼定點(diǎn)加減法運(yùn)算控制流程3．乘法運(yùn)算（1）分析筆算乘法筆算乘法運(yùn)算的過程，用計(jì)算機(jī)模仿筆算乘法的問題。（2）筆算乘法的改進(jìn)迭代式的推導(dǎo)，將乘法演變成移位和加法實(shí)現(xiàn)。（3）原碼一位乘運(yùn)算規(guī)則，運(yùn)算舉例，硬件配置，控制流程（4）原碼兩位乘原碼兩位乘的分析，運(yùn)算規(guī)則，運(yùn)算舉例，原碼兩位乘與原碼一位乘的比較（5）補(bǔ)碼一位乘補(bǔ)碼一位乘運(yùn)算規(guī)則推導(dǎo)：乘數(shù)為正的情況，乘數(shù)為負(fù)的情況，Booth算法運(yùn)算規(guī)則運(yùn)算舉例硬件配置控制流程（6）補(bǔ)碼兩位乘運(yùn)算規(guī)則，運(yùn)算舉例4．除法運(yùn)算（1）筆算除法分析（2）原碼除法恢復(fù)余數(shù)法：運(yùn)算規(guī)則，運(yùn)算舉例加減交替法：運(yùn)算規(guī)則，運(yùn)算舉例，硬件配置，控制流程（3）補(bǔ)碼除法補(bǔ)碼加減交替法運(yùn)算規(guī)則運(yùn)算舉例控制流程四、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算1．浮點(diǎn)加減運(yùn)算（1）對(duì)階求階差，對(duì)階（2）尾數(shù)求和按補(bǔ)碼規(guī)則進(jìn)行定點(diǎn)小數(shù)加減運(yùn)算（3）規(guī)格化處理左規(guī)，右規(guī)，注意同時(shí)階數(shù)的減1或加1運(yùn)算（4）舍入處理0舍1入法，恒置1法（5）溢出判斷上溢處理，下溢處理（6）控制流程2．浮點(diǎn)乘除法運(yùn)算（1）階碼運(yùn)算階碼進(jìn)行加減運(yùn)算，乘法階碼相加，除法階碼相減（2）尾數(shù)運(yùn)算按定點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行乘除運(yùn)算（3）規(guī)格化處理（4）舍入處理（5）溢出判斷（6）控制流程3．浮點(diǎn)運(yùn)算的硬件配置五、算術(shù)邏輯單元1．ALU電路2．快速進(jìn)位鏈（1）并行加法器（2）串行進(jìn)位鏈串行進(jìn)位鏈的形成，串行進(jìn)位鏈的優(yōu)缺點(diǎn)（3）并行進(jìn)位鏈單重分組跳躍進(jìn)位：邏輯式轉(zhuǎn)換，進(jìn)位鏈電路，優(yōu)缺點(diǎn)雙重分組跳躍進(jìn)位：各小組的最高位進(jìn)位表達(dá)式，大組進(jìn)位鏈

第七章指令系統(tǒng)內(nèi)容簡(jiǎn)介：機(jī)器指令構(gòu)成，操作數(shù)類型與操作類型，尋址方式，指令格式設(shè)計(jì)。教學(xué)目標(biāo)：理解指令的格式；了解操作的類型和操作數(shù)的類型；理解各種尋址方式；掌握指令格式設(shè)計(jì)的方法和步驟。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：各種尋址方式，指令格式設(shè)計(jì)。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法；課堂練習(xí)。教學(xué)過程：一、機(jī)器指令1．指令的一般格式（1）指令碼操作碼定長(zhǎng)操作碼不定長(zhǎng)擴(kuò)展操作碼（2）地址碼地址字段的數(shù)量對(duì)訪存次數(shù)和尋址范圍的影響。2．指令字長(zhǎng)影響指令字長(zhǎng)的因素；定長(zhǎng)指令字；不定長(zhǎng)指令字。二、操作數(shù)類型和操作類型1．操作數(shù)類型地址，數(shù)字，字符，邏輯數(shù)據(jù)2．?dāng)?shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放方式邊界對(duì)準(zhǔn)與邊界不對(duì)準(zhǔn)3．操作類型（1）數(shù)據(jù)傳送寄存器與寄存器，寄存器與存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元與存儲(chǔ)單元（2）算術(shù)邏輯操作算術(shù)運(yùn)算：加，減，乘，除，增1，減1，求補(bǔ)邏輯運(yùn)算：與，或，非，異或位操作（3）移位算術(shù)移位，邏輯移位，循環(huán)移位（4）轉(zhuǎn)移無(wú)條件轉(zhuǎn)移，條件轉(zhuǎn)移，跳轉(zhuǎn)，過程調(diào)用與返回，陷阱（5）輸入輸出（6）其他三、尋址方式1．指令尋址順序?qū)ぶ罚S尋址2．?dāng)?shù)據(jù)尋址（1）指令的基本格式形式地址，有效地址計(jì)算，尋址特征位的確定（2）各種尋址方式立即尋址直接尋址隱含尋址間接尋址寄存器尋址寄存器間接尋址基址尋址變址尋址相對(duì)尋址堆棧尋址四、指令格式舉例1．設(shè)計(jì)指令格式應(yīng)考慮的各種因素操作類型數(shù)據(jù)類型指令格式尋址方式寄存器個(gè)數(shù)2．指令格式舉例（1）幾種典型機(jī)型的指令格式設(shè)計(jì)（2）指令格式設(shè)計(jì)舉例教材P323~P326的例7.4至例7.7五、RISC技術(shù)1．RISC的產(chǎn)生和發(fā)展2．RISC的主要特征3．RISC與CISC的比較

第八章CPU的結(jié)構(gòu)和功能內(nèi)容簡(jiǎn)介：CPU的結(jié)構(gòu)，指令周期，指令流水，中斷系統(tǒng)。教學(xué)目標(biāo)：理解構(gòu)成CPU的各個(gè)組成部分的作用；了解構(gòu)成指令周期的各部分及各個(gè)周期的數(shù)據(jù)流；理解指令流水實(shí)現(xiàn)、改進(jìn)及影響指令流水因素；掌握中斷服務(wù)的流程。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：指令流水的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，改進(jìn)的流水線技術(shù)。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法；課堂練習(xí)。教學(xué)過程：一、CPU的結(jié)構(gòu)1．CPU的功能（1）運(yùn)算器功能進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算（2）控制器功能取指令分析指令執(zhí)行指令控制輸入和輸出2．CPU結(jié)構(gòu)框圖3．CPU的寄存器（1）用戶可見寄存器用戶可見的含義通用寄存器數(shù)據(jù)寄存器地址寄存器條件碼寄存器（2）控制和狀態(tài)寄存器（3）幾種CPU的寄存器組織舉例4．控制單元和中斷系統(tǒng)二、指令周期1．指令周期的基本概念構(gòu)成指令周期的四個(gè)子周期四個(gè)控制子周期的觸發(fā)器2．指令周期的數(shù)據(jù)流取指周期的數(shù)據(jù)流間址周期的數(shù)據(jù)流中斷周期的數(shù)據(jù)流三、指令流水1．指令流水的原理由串行工作方式向并行工作方式的改進(jìn)流水線級(jí)別與指令分段的關(guān)系2．影響指令流水線性能的因素（1）結(jié)構(gòu)相關(guān)由于不同指令爭(zhēng)用同一功能部件而產(chǎn)生的影響。采用分類存儲(chǔ)、預(yù)取指令技術(shù)等。（2）數(shù)據(jù)相關(guān)指令重疊可能改變對(duì)操作數(shù)的讀寫訪問順序而造成影響。采取后推法、定向技術(shù)等解決。（3）控制相關(guān)由轉(zhuǎn)移指令引起的。可采用盡早判別、預(yù)取兩個(gè)方向目標(biāo)指令、加快和提前形成條件碼、提高轉(zhuǎn)移方向的猜準(zhǔn)率等方法。3．流水線性能吞吐率，加速比，效率4．流水線中的多發(fā)技術(shù)超標(biāo)量技術(shù)超流水線技術(shù)超長(zhǎng)指令字技術(shù)5．流水線結(jié)構(gòu)指令流水線結(jié)構(gòu)運(yùn)算流水線四、中斷系統(tǒng)1．中斷系統(tǒng)的概述（1）引起中斷的各種因素人為設(shè)置的中斷程序性事故硬件故障I/O設(shè)備中斷外部事件（2）中斷系統(tǒng)需解決的問題如何提出中斷請(qǐng)求如何確定優(yōu)先響應(yīng)哪個(gè)中斷請(qǐng)求什么條件、什么時(shí)間、以什么方式響應(yīng)中斷如何保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移如何恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)和返回中斷響應(yīng)如何處理新的中斷請(qǐng)求2．中斷請(qǐng)求標(biāo)記和中斷判優(yōu)邏輯（1）中斷請(qǐng)求標(biāo)記中斷標(biāo)記觸發(fā)器（2）中斷判優(yōu)邏輯硬件排隊(duì)軟件排隊(duì)3．中斷服務(wù)程序入口地址的尋找中斷向量法軟件查詢法4．中斷響應(yīng)響應(yīng)中斷的條件響應(yīng)中斷的時(shí)間中斷隱指令5．保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)與恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)程序斷點(diǎn)的保護(hù)CPU內(nèi)部寄存器內(nèi)容的保護(hù)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)與中斷返回6．中斷屏蔽技術(shù)（1）多重中斷的概念（2）實(shí)現(xiàn)多重中斷的條件（3）屏蔽技術(shù)屏蔽觸發(fā)器與屏蔽字屏蔽技術(shù)可以改變優(yōu)先等級(jí)屏蔽技術(shù)的其他應(yīng)用（4）多重中斷的斷點(diǎn)保護(hù)斷點(diǎn)可以保存在堆棧中或特定的存儲(chǔ)單元中。

第九章控制單元的功能內(nèi)容簡(jiǎn)介：微操作命令，指令周期的分析，控制單元的外特性，多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)，控制方式。教學(xué)目標(biāo)：理解微操作命令的含義及功能；了解指令周期的各個(gè)階段的微操作；了解控制單元的外特性；了解多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)；了解控制單元的控制方式。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：指令周期的微操作。教學(xué)媒體和教學(xué)方法：使用幻燈片在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)；教學(xué)中采用講授與討論相結(jié)合的方法。教學(xué)過程：一、微操作命令的分析1．取指周期取指周期的幾個(gè)操作：現(xiàn)行指令地址送至存儲(chǔ)器地址寄存器向主存發(fā)送讀命令，啟動(dòng)主存作讀操作將MAR所指的主存單元中的內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)總線讀至MDR將MDR的內(nèi)容送至IR指令的操作碼送至CU譯碼形成下一條指令的地址2．間址周期間址周期的具體操作：將指令的地址碼部分送至存儲(chǔ)器地址寄存器向主存發(fā)送讀命令，啟動(dòng)主存讀操作將MAR所指的主存單元中的內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)總線讀至MDR內(nèi)將有效地址送至指令寄存器的地址字段3．執(zhí)行周期不同指令執(zhí)行周期的微操作是不同的。（1）非訪存指令舉例：清除累加器指令CLA累加器取反指令COM算術(shù)右移指令一位指令SHR循環(huán)左移一位指令CSL停機(jī)指令STP（2）訪存指令舉例：加法指令A(yù)DDX存數(shù)指令STAX取數(shù)指令LDAX（3）轉(zhuǎn)移類指令舉例：無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令JMPX條件轉(zhuǎn)移指令BANX4．中斷周期在中斷周期，由中斷隱