计算机组成原理

计 算 机 原 理 课 程 教 学 大 纲 一 课 程 基 本 信 息 1 课 程 名 称 ( 中 / 英 文 ): 计 算 机 原 理 / Principles of Computer 2 课 程 性 质 : 专 业 必 修 3 周 学 时 / 学 分 :3/3 4 授 课 对 象 : 通 信 工 程 专 业 5 使 用 教 材 : 唐 朔 飞. 计 算 机 组 成 原 理, 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社,2008 年 1 月 ( 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 ) 二 课 程 简 介 本 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 本 课 程 主 要 从 计 算 机 系 统 概 论 计 算 机 中 的 数 据 表 示 指 令 系 统 数 值 的 机 器 运 算 存 储 系 统 中 央 处 理 器 外 部 设 备 主 机 与 外 设 的 连 接 等 方 面 讲 授 计 算 机 硬 件 系 统 各 大 部 件 的 组 成 原 理 逻 辑 实 现 基 本 设 计 方 法, 以 及 各 大 部 件 互 连 构 成 整 机 系 统 的 技 术, 培 养 学 生 基 本 的 分 析 问 题 和 解 决 问 题 的 能 力 三 教 学 目 的 与 基 本 要 求 通 过 本 课 程 的 学 习, 可 以 使 学 生 对 计 算 机 的 内 部 结 构 和 工 作 原 理 有 一 个 完 整 的 认 识, 并 对 当 代 计 算 机 硬 件 组 成 的 新 技 术 有 所 了 解, 为 培 养 学 生 对 计 算 机 硬 件 系 统 的 分 析 设 计 开 发 打 下 基 础, 为 学 习 后 续 课 程 打 下 基 础 另 外, 该 课 程 的 实 践 性 技 术 性 工 程 性 比 较 强, 强 调 培 养 学 生 的 动 手 动 脑 能 力 实 验 技 能 创 新 意 识, 为 此, 我 们 还 同 步 开 出 了 计 算 机 原 理 实 验 课 程, 从 单 元 部 件 的 实 验 开 始, 直 到 构 成 整 机 的 技 术, 既 丰 富 巩 固 课 堂 教 学 的 成 果, 又 达 到 了 培 养 能 力 的 目 的, 对 培 养 学 生 在 计 算 机 硬 件 系 统 的 分 析 开 发 和 应 用 起 到 良 好 的 推 动 作 用 本 课 程 的 先 修 课 程 是 计 算 机 导 论 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 适 用 专 业 为 通 信 工 程 四 主 要 教 学 方 法

1 采 用 多 媒 体 教 学 的 方 法, 课 堂 教 学 为 主 ; 2 充 分 利 用 教 材 电 子 课 件 参 考 书, 调 动 学 生 的 主 观 能 动 性, 采 取 课 堂 讲 授 和 学 生 自 学 相 结 合 讲 授 和 讨 论 相 结 合 的 教 学 组 织 形 式 和 方 法 ; 3 选 择 的 例 题 习 题 要 有 较 强 的 针 对 性, 例 题 和 习 题 要 覆 盖 课 程 的 主 要 知 识 点, 通 过 练 习, 提 高 学 生 掌 握 基 本 概 念 方 法 和 应 用 的 能 力 ; 4 针 对 本 课 程 的 较 强 实 践 性, 将 课 堂 教 学 与 实 验 教 学 密 切 结 合 起 来, 以 达 到 教 学 目 的 五 教 学 进 度 表 章 次 题 目 教 学 时 数 第 一 章 计 算 机 系 统 概 论 3 第 二 章 数 据 的 机 器 层 次 表 示 5 第 三 章 指 令 系 统 7 第 四 章 数 值 的 机 器 运 算 7 第 五 章 存 储 系 统 和 结 构 9 第 六 章 中 央 处 理 器 9 第 七 章 外 部 设 备 6 第 八 章 输 入 输 出 系 统 8 总 计 54 1 考 核 方 式 : 闭 卷 考 试 2 成 绩 评 定 办 法 : (1) 期 末 考 试 占 70% (2) 期 中 考 试 占 20% (3) 平 时 成 绩 占 10% 六 考 核 方 式 和 成 绩 评 定 办 法 六 正 文

第 一 章 计 算 机 系 统 概 论 ( 教 学 时 数 3) 教 学 目 的 : 本 章 将 从 存 储 程 序 的 概 念 入 手, 讨 论 计 算 机 的 基 本 组 成 与 工 作 原 理, 使 学 生 对 于 计 算 机 系 统 先 有 一 个 简 单 的 整 体 概 念, 为 今 后 深 入 讨 论 各 个 部 件 打 下 基 础 教 学 重 点 : 存 储 程 序 概 念, 计 算 机 五 大 部 件 的 功 能, 单 总 线 结 构, 计 算 机 系 统 的 组 成, 计 算 机 的 主 要 性 能 指 标 教 学 难 点 : 计 算 机 系 统 的 多 层 次 结 构 第 一 节 电 子 计 算 机 与 存 储 程 序 控 制 一 电 子 计 算 机 的 发 展 二 存 储 程 序 概 念 第 二 节 计 算 机 的 硬 件 组 成 一 计 算 机 的 主 要 部 件 二 计 算 机 的 总 线 结 构 三 不 同 对 象 观 察 到 的 计 算 机 硬 件 系 统 第 三 节 计 算 机 系 统 一 硬 件 与 软 件 的 关 系 二 系 列 机 和 软 件 兼 容 三 计 算 机 系 统 的 多 层 次 结 构 四 实 际 机 器 和 虚 拟 机 器 第 四 节 计 算 机 的 工 作 过 程 和 主 要 性 能 指 标 一 计 算 机 的 工 作 过 程 二 计 算 机 的 主 要 性 能 指 标 本 章 基 本 概 念 : 存 储 程 序 主 机 总 线 计 算 机 系 统 机 器 字 长 数 据 通 路 宽 度 主 存 容 量 本 章 思 考 题 : 1 冯. 诺 依 曼 计 算 机 的 特 点 是 什 么? 其 中 最 主 要 的 一 点 是 什 么? 2 计 算 机 的 硬 件 是 由 哪 些 部 件 组 成 的? 它 们 各 有 哪 些 功 能?

3 什 么 叫 总 线? 简 述 单 总 线 结 构 的 特 点. 4 简 述 计 算 机 的 层 次 结 构, 说 明 各 层 次 的 主 要 特 点 5 计 算 机 系 统 的 主 要 技 术 指 标 有 哪 些? 第 二 章 数 据 的 机 器 层 次 表 示 ( 教 学 时 数 5) 教 学 目 的 : 数 据 是 计 算 机 加 工 和 处 理 的 对 象, 数 据 的 机 器 层 次 表 示 将 直 接 影 响 到 计 算 机 的 结 构 和 性 能 通 过 本 章 的 学 习 学 生 应 掌 握 介 绍 无 符 号 数 和 带 符 号 数 的 表 示 方 法 数 的 定 点 与 浮 点 表 示 方 法 字 符 和 汉 字 的 编 码 方 法 数 据 校 验 码 等 熟 悉 和 掌 握 本 章 的 内 容, 是 学 习 计 算 机 组 成 原 理 的 最 基 本 要 求 教 学 重 点 : 原 码 补 码 反 码 表 示 法, 定 点 数 表 示 法, 浮 点 数 表 示 法, 奇 偶 校 验 码 检 错 原 理 教 学 难 点 : 定 点 数 的 表 示 范 围, 浮 点 数 的 表 示 范 围,3 种 汉 字 编 码 的 区 别, 海 明 码 检 错 原 理 第 一 节 数 值 数 据 的 表 示 一 计 算 机 中 的 数 值 数 据 二 无 符 号 数 和 带 符 号 数 三 带 符 号 数 的 编 码 表 示 第 二 节 机 器 数 的 定 点 表 示 与 浮 点 表 示 一 定 点 表 示 法 二 浮 点 表 示 法 三 定 点 浮 点 计 算 机 第 三 节 非 数 值 数 据 的 表 示 一 字 符 和 字 符 串 的 表 示 二 汉 字 的 表 示 第 四 节 十 进 制 数 和 数 串 的 表 示 一 十 进 制 数 的 编 码 二 十 进 制 数 串 的 表 示 第 五 节 数 据 校 验 码

一 奇 偶 校 验 码 二 海 明 校 验 码 码 本 章 主 要 概 念 : 真 值, 机 器 数, 原 码, 补 码, 反 码, 定 点 数, 浮 点 数,ASCII 码,BCD 码, 数 据 校 验 本 章 思 考 题 : 1 设 机 器 数 的 字 长 8 位 ( 含 一 位 符 号 位 ), 写 出 下 列 各 数 的 原 码 补 码 和 反 码 5 5 (1) ; (2) 32 32 2 定 点 数 浮 点 数 的 定 义 和 区 别 是 什 么? 3 如 何 把 一 个 浮 点 数 规 格 化? 阶 码 和 尾 数 一 般 如 何 表 示? 4 IEEE 规 定 用 哪 三 种 字 长 的 浮 点 数, 它 们 的 总 位 数 分 别 是 多 少? 试 将 28.75 用 IEEE 短 浮 点 数 格 式 表 示 出 来 5 分 别 用 8421 码 和 余 3 码 表 示 十 进 制 数 5382 6 对 于 下 面 数 据 块 : 其 横 向 和 纵 向 均 采 用 偶 校 验, 请 指 出 至 少 有 多 少 位 出 错 第 1 字 节 1 1 0 0 1 0 1 1 1 第 2 字 节 0 1 0 1 1 1 0 0 0 第 3 字 节 1 0 0 1 1 0 1 0 0 第 4 字 节 1 0 0 1 0 1 0 1 0 本 章 习 题 :6~8 题 1 0 0 1 1 0 0 0 第 三 章 指 令 系 统 ( 教 学 时 数 7) 教 学 目 的 : 指 令 是 指 示 计 算 机 执 行 某 些 操 作 的 命 令, 一 台 计 算 机 的 所 有 指 令 的 集 合 构 成 该 机 的 指 令 系 统, 位 于 硬 件 和 软 件 的 交 界 面 上 通 过 本 章 的 学 习 学 生 应 掌 握 计 算 机 指 令 的 格 式, 寻 址 方 式 及 指 令 的 分 类

教 学 重 点 : 机 器 指 令 的 基 本 格 式, 编 址 方 式, 基 本 的 数 据 寻 址 方 式, 指 令 类 型 和 功 能, 堆 栈 与 堆 栈 操 作 教 学 难 点 : 指 令 操 作 码 的 编 码 格 式, 变 型 或 组 合 寻 址 方 式, 堆 栈 与 堆 栈 操 作 第 一 节 指 令 格 式 一 机 器 指 令 的 基 本 格 式 二 地 址 码 结 构 三 指 令 的 操 作 码 第 二 节 寻 址 技 术 一 编 址 方 式 二. 指 令 寻 址 和 数 据 寻 址 三 基 本 的 数 据 寻 址 方 式 四 变 型 或 组 合 寻 址 方 式 第 三 节 堆 栈 与 堆 栈 操 作 一 堆 栈 结 构 二 堆 栈 操 作 第 四 节 指 令 类 型 一 数 据 传 送 类 指 令 二 运 算 类 指 令 三 程 序 控 制 类 指 令 四 输 入 输 出 类 指 令 五 80x86 指 令 系 统 举 例 本 章 基 本 概 念 : 指 令, 指 令 系 统, 操 作 码, 地 址 码, 寻 址, 编 址 方 式, 形 式 地 址, 有 效 地 址, 指 令 寻 址, 数 据 寻 址, 堆 栈, 堆 栈 操 作 本 章 思 考 题 : 1 一 条 指 令 通 常 由 哪 两 个 部 分 组 成? 指 令 的 操 作 码 一 般 有 那 几 种 组 织 方 式? 各 自 应 用 在 什 么 场 合? 各 自 的 优 缺 点 是 什 么?

2 什 么 是 形 式 地 址? 简 述 对 变 址 寻 址 相 对 寻 址 基 址 寻 址 应 在 指 令 中 给 出 些 什 么 信 息? 如 何 得 到 相 应 的 实 际 ( 有 效 ) 地 址? 各 自 有 什 么 样 的 主 要 用 法? 3 设 某 机 为 定 长 指 令 字 结 构, 指 令 长 度 12 位, 每 个 地 址 码 占 3 位, 试 提 出 一 种 分 配 方 案, 使 该 系 统 包 含 :4 条 三 地 址 指 令,8 条 二 地 址 指 令,180 条 单 地 址 指 令 4 什 么 是 堆 栈? 堆 栈 操 作 的 特 点 是 什 么? 5 什 么 叫 主 程 序 和 子 程 序? 调 用 子 程 序 时 可 采 用 哪 几 种 方 法 保 存 返 回 地 址? 本 章 习 题 :6~8 题 第 四 章 数 值 的 机 器 运 算 ( 教 学 时 数 7) 教 学 目 的 : 运 算 器 是 计 算 机 进 行 算 术 运 算 和 逻 辑 运 算 的 主 要 部 件, 运 算 器 的 逻 辑 结 构 取 决 于 机 器 的 指 令 系 统 数 据 表 示 方 法 和 运 算 方 法 等 通 过 本 章 的 学 习 学 生 应 熟 悉 数 值 数 据 在 计 算 机 中 实 现 算 术 运 算 和 逻 辑 运 算 的 方 法, 以 及 运 算 部 件 的 基 本 结 构 和 工 作 原 理 教 学 重 点 : 加 法 器, 补 码 的 加 减 运 算 及 实 现, 带 符 号 数 的 移 位, 补 码 的 乘 法 运 算, 补 码 的 除 法 运 算, 浮 点 数 加 减 乘 除 运 算 的 过 程, 逻 辑 运 算 的 实 现, 典 型 ALU 芯 片 (74181) 的 结 构 和 应 用 教 学 难 点 : 并 行 加 法 器 的 快 速 进 位, 补 码 溢 出 的 判 断 与 检 测, 补 码 的 乘 法 运 算, 补 码 的 除 法 运 算, 浮 点 数 加 减 运 算 中 的 对 阶 和 结 果 规 格 化, 浮 点 数 除 法 运 算 的 过 程 中 的 尾 数 调 整, 十 进 制 的 加 法 运 算, 典 型 ALU 芯 片 (74181) 的 结 构 和 应 用 第 一 节 基 本 算 术 运 算 的 实 现 一 加 法 器 二 并 行 加 法 器 的 快 速 进 位 第 二 节 定 点 加 减 运 算 一 原 码 加 减 运 算 二 补 码 加 减 运 算 三 补 码 的 溢 出 判 断 与 检 测 方 法 四 补 码 定 点 加 减 运 算 的 实 现 第 三 节 带 符 号 数 的 移 位 和 舍 入 操 作 一 带 符 号 数 的 移 位 操 作

二 带 符 号 数 的 舍 入 操 作 第 四 节 定 点 乘 法 运 算 一 原 码 一 位 乘 法 及 其 实 现 二 补 码 一 位 乘 法 及 其 实 现 三 阵 列 乘 法 器 第 五 节 定 点 除 法 运 算 一 原 码 除 法 运 算 二 补 码 除 法 运 算 三 阵 列 除 法 器 第 六 节 规 格 化 浮 点 运 算 一 浮 点 数 加 减 运 算 二 浮 点 数 乘 除 运 算 三 浮 点 运 算 器 的 实 现 第 七 节 十 进 制 整 数 的 加 法 运 算 一 一 位 十 进 制 加 法 运 算 二 十 进 制 加 法 器 三 多 位 十 进 制 加 法 第 八 节 逻 辑 运 算 与 实 现 一 逻 辑 非 二 逻 辑 与 三 逻 辑 或 四 逻 辑 异 或 第 九 节 运 算 器 的 基 本 组 成 与 实 例 一 运 算 器 结 构 二 ALU 举 例 ALU 本 章 基 本 概 念 : 加 法 器, 定 点 数 运 算, 补 码 溢 出, 浮 点 数 运 算,Booth 乘 法, 加 减 交 替 除 法, 运 算 器,

本 章 思 考 题 : 1 串 行 加 法 器 和 并 行 加 法 器 有 何 不 同? 影 响 并 行 加 法 器 的 关 键 因 素 是 什 么? 设 低 位 来 的 进 位 信 号 为 C 0, 请 分 别 按 下 述 两 种 方 法 写 出 C 4 C3 C2 C1 的 逻 辑 表 达 式 (1) 串 行 进 位 方 式 (2) 并 行 进 位 方 式 2 已 知 X 和 Y 试 用 它 们 的 变 形 补 码 计 算 出 X + Y 和 X Y, 并 指 出 结 果 是 否 溢 出 (1) X = 0.11011, Y = 0. 11111 (2) X = 0.10111, Y = 0. 11011 X 3 用 补 码 加 减 交 替 法 求 =? X = 0.1000, Y = 0. 1010 Y 4 设 浮 点 数 的 阶 码 和 尾 数 均 用 补 码 表 示, 按 照 浮 点 数 的 运 算 规 则, 计 算 X + Y 和 101 100 X Y 其 中 X = 2 ( 0.100010), Y = 2 ( 0. 111110) 5 用 74181 和 74182 芯 片 设 计 如 下 两 种 方 案 的 32 位 ALU (1) 行 波 进 位 方 案 ; (2) 二 级 先 行 进 位 方 案 本 章 习 题 :6~8 题 第 五 章 存 储 系 统 和 结 构 ( 教 学 时 数 9) 教 学 目 的 : 通 过 本 章 的 学 习 学 生 应 掌 握 主 存 储 器 的 工 作 原 理 组 成 方 式 以 及 运 用 半 导 体 存 储 芯 片 组 成 主 存 储 器 的 一 般 原 则 和 方 法, 了 解 Cache 和 虚 拟 存 储 器 的 基 本 原 理 教 学 重 点 : 存 储 器 的 分 类, 存 储 系 统 的 层 次 结 构, 主 存 储 器 的 技 术 指 标,RAM 的 工 作 原 理 和 结 构,ROM 的 基 本 类 型, 主 存 储 器 容 量 扩 展 的 方 法, 主 存 储 器 和 CPU 的 连 接,Cache 存 储 器 和 虚 拟 存 储 器 的 基 本 工 作 原 理 教 学 难 点 : 动 态 RAM 的 刷 新, 主 存 储 器 容 量 扩 展 的 方 法, 主 存 储 器 和 CPU 的 连 接, 多 体 交 叉 存 储 技 术,Cache 的 地 址 映 像, 虚 拟 存 储 器 第 一 节 存 储 系 统 的 组 成 一 存 储 器 分 类 二 存 储 系 统 层 次 结 构

第 二 节 主 存 储 器 的 组 织 一 主 存 储 器 的 基 本 基 本 结 构 二 主 存 储 器 的 存 储 单 元 三 主 存 储 器 的 主 要 技 术 指 标 四 数 据 在 主 存 中 的 存 放 第 三 节 RAM 和 ROM 一 RAM 记 忆 单 元 电 路 二 动 态 RAM 的 刷 新 三 RAM 芯 片 分 析 四 只 读 存 储 器 ROM 五 半 导 体 存 储 器 的 封 装 第 四 节 主 存 储 器 的 连 接 与 控 制 一 主 存 容 量 的 扩 展 二 存 储 芯 片 的 地 址 分 配 和 片 选 三 主 存 储 器 和 CPU 的 连 接 四 主 存 的 校 验 五 PC 系 列 微 型 计 算 机 的 存 储 器 接 口 第 五 节 提 高 主 存 读 写 速 度 的 技 术 一 主 存 与 CPU 速 度 的 匹 配 二 FPM DRAM 三 EDO DRAM 四 SDRAM 五 DDR SDRAM 七 Rambus DRAM 第 六 节 多 体 交 叉 存 储 技 术 一 并 行 访 问 存 储 器 二 交 叉 访 问 存 储 器 第 七 节 高 速 缓 冲 存 储 器 一 高 速 缓 存 的 工 作 原 理

二 Cache 的 读 写 操 作 三 地 址 映 像 四 替 换 算 法 五 更 新 策 略 六 PC 机 中 Cache 技 术 的 实 现 第 八 节 虚 拟 存 储 器 一 虚 拟 存 储 器 的 基 本 概 念 二 页 式 虚 拟 存 储 器 三 段 式 虚 拟 存 储 器 四 段 页 式 虚 拟 存 储 器 五 快 表 与 慢 表 本 章 基 本 概 念 : 主 存 储 器,RAM,ROM, 存 储 容 量, 存 取 速 度, 刷 新,Cache, 地 址 映 像, 替 换 算 法, 虚 拟 存 储 器 本 章 思 考 题 : 1 存 储 器 的 主 要 功 能 是 什 么? 为 什 么 要 把 存 储 系 统 分 成 若 干 个 不 同 层 次? 主 要 有 哪 些 层 次? 2 SRAM 和 DRAM 的 主 要 差 别 是 什 么? 3 有 哪 几 种 只 读 存 储 器? 它 们 各 自 有 什 么 特 点? 4 DRAM 存 储 器 采 用 何 种 方 式 刷 新? 有 哪 几 种 常 用 的 刷 新 方 式? 5 如 何 对 存 储 器 进 行 字 扩 展 和 位 扩 展? 6 Cache 存 储 器 的 基 本 工 作 原 理 和 工 作 过 程 是 怎 样 的? 7 虚 拟 存 储 器 的 基 本 工 作 原 理 和 作 用 是 怎 样 的? 本 章 习 题 :6~8 题 第 六 章 中 央 处 理 器 ( 教 学 时 数 9)

教 学 目 的 : 中 央 处 理 器 (CPU) 是 整 个 计 算 机 的 核 心 通 过 本 章 的 学 习 学 生 应 掌 握 CPU 的 功 能 和 组 成, 控 制 器 的 工 作 原 理 和 实 现 方 法, 指 令 的 执 行 流 程, 微 程 序 控 制 原 理, 基 本 控 制 单 元 的 设 计 方 法, 以 及 了 解 先 进 的 流 水 线 技 术 和 RISC 技 术 教 学 重 点 :CPU 的 功 能 和 组 成, 控 制 器 的 组 成, 指 令 执 行 的 基 本 过 程, 微 程 序 控 制 的 基 本 概 念, 微 程 序 编 码 法 的 特 点 教 学 难 点 : 微 程 序 控 制 原 理, 控 制 单 元 的 设 计 第 一 节 中 央 处 理 器 的 功 能 和 组 成 一 CPU 的 功 能 二 CPU 中 的 主 要 寄 存 器 三 CPU 的 基 本 组 成 四 CPU 的 主 要 技 术 指 标 第 二 节 控 制 器 的 组 成 和 实 现 方 法 一 控 制 器 的 基 本 组 成 二 控 制 器 的 硬 件 实 现 方 法 第 三 节 时 序 系 统 与 控 制 方 式 一 时 序 系 统 二 控 制 方 式 三 指 令 运 行 的 基 本 过 程 四 指 令 的 微 操 作 序 列 第 四 节 微 程 序 控 制 原 理 一 微 程 序 控 制 的 基 本 概 念 二 微 指 令 编 码 法 三 微 程 序 控 制 器 的 组 成 和 工 作 过 程 四 微 程 序 入 口 地 址 的 形 成 五 后 继 微 地 址 的 形 成 六 微 程 序 设 计 第 五 节 控 制 单 元 的 设 计 一 简 单 的 CPU 模 型

二 组 合 逻 辑 控 制 单 元 设 计 三 微 程 序 控 制 单 元 设 计 第 六 节 流 水 线 技 术 一 重 叠 控 制 二 先 行 控 制 原 理 三 流 水 工 作 原 理 第 七 节 精 简 指 令 系 统 计 算 机 RISC 一 从 CISC 到 RISC 二 RISC 的 特 点 和 优 势 三 RISC 基 本 技 术 本 章 基 本 概 念 : CPU, 寄 存 器, 运 算 器, 控 制 器, 指 令 部 件, 时 序 部 件, 指 令 周 期, 机 器 周 期, 时 钟 周 期, 微 命 令, 微 操 作, 微 指 令, 微 程 序, 组 合 逻 辑 控 制 单 元, 微 程 序 控 制 单 元, 流 水 线 技 术,RISC 本 章 思 考 题 : 1 CPU 的 主 要 功 能 是 什 么? 2 CPU 中 有 哪 些 主 要 的 寄 存 器? 其 功 能 是 什 么? 3 什 么 是 指 令 周 期? 什 么 是 机 器 周 期? 它 们 之 间 的 关 系 是 什 么? 4 微 程 序 设 计 技 术 的 基 本 设 计 思 想 是 什 么? 5 微 程 序 控 制 器 中, 机 器 指 令 与 微 指 令 的 关 系 是 怎 样 的? 6 如 何 确 定 下 一 条 微 指 令 的 地 址? 本 章 习 题 :4~6 题 第 七 章 外 部 设 备 ( 教 学 时 数 6) 教 学 目 的 : 外 部 设 备 是 计 算 机 系 统 中 不 可 缺 少 的 重 要 组 成 部 分 通 过 本 章 的 学 习 学 生 应 理 解 磁 介 质 存 储 器 的 存 储 原 理, 常 用 磁 存 储 设 备 和 其 他 常 用 辅 助 存 储 设 备, 以 及 常 见 的 输 入 输 出 设 备 的 工 作 原 理

教 学 重 点 : 外 部 设 备 的 分 类 和 作 用, 磁 介 质 存 储 器 的 技 术 指 标, 常 见 的 数 字 磁 记 录 方 式, 磁 盘 地 址 的 安 排, 硬 盘 参 数 的 计 算, 键 盘 的 类 型 和 非 编 码 键 盘 的 工 作 原 理, 打 印 机 的 主 要 性 能 指 标 和 激 光 打 印 机 的 工 作 原 理,CRT 显 示 原 理 和 字 符 显 示 器 工 作 原 理 教 学 难 点 : 数 字 磁 记 录 方 式, 硬 盘 参 数 的 计 算, 键 盘 控 制 和 接 口 电 路, 打 印 机 工 作 原 理, 图 形 显 示 器 工 作 原 理,LCD 显 示 原 理 第 一 节 外 部 设 备 概 述 一 外 部 设 备 的 分 类 二 外 部 设 备 的 地 位 和 作 用 第 二 节 磁 介 质 存 储 器 的 性 能 和 原 理 一 磁 介 质 存 储 器 的 读 写 二 磁 介 质 存 储 器 的 技 术 指 标 三 数 字 磁 记 录 方 式 四 编 码 方 式 的 比 较 第 三 节 磁 介 质 存 储 设 备 一 硬 盘 存 储 器 的 基 本 结 构 与 分 类 二 硬 盘 驱 动 器 三 硬 盘 的 信 息 分 布 和 磁 盘 地 址 四 硬 盘 存 储 器 的 技 术 参 数 五 硬 盘 控 制 逻 辑 六 硬 盘 的 分 区 域 记 录 七 软 磁 盘 存 储 器 第 四 节 磁 盘 阵 列 (RAID) 一 RAID 简 介 二 RAID 的 分 级 第 五 节 光 盘 存 储 器 一 光 盘 存 储 器 的 类 型 二. 光 盘 存 储 器 的 组 成 及 工 作 原 理 三 光 盘 驱 动 器

四 DVD 第 六 节 新 型 辅 助 存 储 器 一 大 容 量 可 移 动 存 储 器 二 闪 存 卡 和 USB 电 子 盘 第 七 节 键 盘 输 入 设 备 一 键 开 关 与 键 盘 类 型 二 键 盘 扫 描 三 微 型 计 算 机 键 盘 第 八 节 其 他 输 入 设 备 一 鼠 标 器 二 其 他 定 位 设 备 三 扫 描 仪 第 九 节 打 印 输 出 设 备 一 打 印 机 概 述 二 打 印 机 的 主 要 性 能 指 标 三 针 式 打 印 机 工 作 原 理 四 喷 墨 打 印 机 工 作 原 理 五 激 光 打 印 机 工 作 原 理 第 十 节 显 示 设 备 一 显 示 器 概 述 二 CRT 显 示 器 三 字 符 显 示 器 的 工 作 原 理 四 图 形 显 示 器 的 工 作 原 理 五 LCD 显 示 器 六 视 频 显 示 标 准 本 章 基 本 概 念 : 外 部 设 备, 磁 介 质, 记 录 密 度, 存 储 容 量, 平 均 存 取 时 间, 数 据 传 输 率, 磁 记 录 方 式, 记 录 面, 磁 道, 园 柱 面, 扇 区,RAID, 光 盘 存 储 器, 键 盘, 逐 行 扫 描 法, 行 列 扫 描 法, 打 印 机, 显 示 器,VRAM,CRT,LCD

本 章 思 考 题 : 1 外 部 设 备 有 哪 些 主 要 功 能? 可 以 分 为 哪 些 大 类? 各 类 中 有 哪 些 典 型 设 备? 2 磁 介 质 存 储 器 的 存 储 原 理 是 什 么? 3 主 存 储 器 与 磁 介 质 存 储 器 在 工 作 速 度 方 面 的 指 标 有 什 么 不 同? 为 什 么 磁 盘 存 储 器 采 用 两 个 以 上 的 指 标 来 说 明 其 工 作 速 度? 4 什 么 是 光 盘? 它 的 工 作 原 理 是 什 么? 5 键 盘 有 哪 些 类 型? 简 述 非 编 码 键 盘 查 询 键 位 置 码 的 过 程 6 什 么 是 显 示 器 的 分 辨 率 和 灰 度 级? 举 例 它 们 如 何 决 定 了 VRAM 的 容 量? 本 章 习 题 :4~6 题 第 八 章 输 入 输 出 系 统 ( 教 学 时 数 8) 教 学 目 的 : 通 过 本 章 的 学 习 学 生 应 掌 握 计 算 机 主 机 和 外 设 的 连 接, 几 种 输 入 输 出 信 息 传 送 控 制 方 式 ( 程 序 查 询 方 式 程 序 中 断 方 式 DMA 方 式 通 道 方 式 ), 以 及 理 解 总 线 技 术 和 接 口 标 准 教 学 重 点 : 程 序 查 询 方 式 程 序 中 断 方 式 DMA 方 式 的 基 本 工 作 原 理, 总 线 管 理 和 总 线 类 型 教 学 难 点 : 程 序 中 断 方 式,DMA 方 式 的 接 口, 通 道 控 制 方 式, 系 统 总 线 标 准 第 一 节 主 机 与 外 设 的 连 接 一 输 入 输 出 接 口 二 接 口 的 功 能 和 基 本 组 成 三 外 设 的 识 别 与 端 口 寻 址 四 输 入 输 出 信 息 传 送 控 制 方 式 第 二 节 程 序 查 询 方 式 及 其 接 口 一 程 序 查 询 方 式 二 程 序 查 询 方 式 接 口 第 三 节 中 断 系 统 和 程 序 中 断 方 式 一 中 断 的 基 本 概 念 二 中 断 请 求 和 中 断 判 优

三 中 断 响 应 和 中 断 处 理 四 多 重 中 断 与 中 断 屏 蔽 五 中 断 全 过 程 六 程 序 中 断 接 口 结 构 第 四 节 DMA 方 式 及 其 接 口 一 DMA 方 式 的 基 本 概 念 二 DMA 接 口 三 DMA 传 送 方 法 与 传 送 过 程 第 五 节 通 道 控 制 方 式 一 通 道 的 基 本 概 念 二 通 道 的 类 型 与 结 构 三 通 道 程 序 四 通 道 工 作 过 程 第 六 节 总 线 技 术 一 总 线 通 信 控 制 二 总 线 管 理 三 总 线 类 型 和 总 线 标 准 四 I/O 接 口 标 准 本 章 基 本 概 念 : 接 口, 端 口,I/O 端 口 的 编 址 方 式, 程 序 查 询 方 式, 程 序 中 断 方 式, DMA 方 式, 通 道 方 式, 中 断, 中 断 源, 中 断 请 求 信 号, 中 断 响 应, 中 断 处 理, 中 断 屏 蔽, 总 线, 共 享, 分 时 本 章 思 考 题 : 1 什 么 是 输 入 输 出 接 口? 输 入 输 出 接 口 有 哪 些 概 念? 接 口 有 哪 些 类 型? 2 I/O 数 据 传 送 可 以 采 用 哪 些 方 式? 它 们 各 有 什 么 特 点 及 应 用 场 所? 3 什 么 是 中 断? 中 断 有 哪 些 基 本 类 型? 4 CPU 响 应 中 断 的 条 件 是 什 么? 5 什 么 是 DMA 传 送 方 式? 简 述 DMA 传 送 的 工 作 过 程

6 CPU 响 应 DMA 请 求 和 中 断 请 求 有 什 么 不 同? 为 什 么 通 常 使 DMA 请 求 的 优 先 级 高 于 中 断 请 求? 7 什 么 是 通 道 控 制 方 式? 通 道 和 设 备 控 制 器 各 有 哪 些 基 本 功 能? 8 总 线 的 同 步 通 信 和 异 步 通 信 有 何 不 同? 试 举 例 说 明 一 次 全 互 锁 异 步 应 答 的 通 信 情 况 本 章 习 题 :6~8 题 八 参 考 文 献 [1] 孙 德 文, 计 算 机 组 成 基 础, 机 械 工 业 出 版 社,2009 年 1 月 [2] 白 中 英 主 编, 计 算 机 组 成 原 理 ( 第 三 版 ), 科 学 出 版 社,2000 年 [3] 黄 钦 胜 朱 娟, 计 算 机 组 成 原 理, 电 子 工 业 出 版 社,2003 年