课程代码

045100612

课程名称

计算机组成与体系结构（全英）

英文名称

ComputerOrganization and Architecture

课程类别

学科基础课

课程性质

必修

学时

总学时：64,实验：16

学分

3.5

开课学期

第4学期

开课单位

计算机科学与工程学院

适用专业

计算机科学与技术

授课语言

全英授课

先修课程

数字逻辑，汇编语言

毕业要求（专业培养能力）

本课程对学生达到如下毕业要求有如下贡献：

1. 问题分析：培养学生能够创造性地利用计算机科学基本原理解决计算机领域遇到的问题。

2. 设计/开发解决方案：能够设计针对计算机工程复杂问题的解决方案，设计满足特定需求的计算机软硬件系统，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

3. 研究：培养学生具备计算机系统相关知识并对计算机工程复杂问题进行研究，具有计算机系统研发基本能力、具备问题分析和建模的能力，具有系统级的认知能力和实践能力，掌握自底向上和自顶向下的问题分析方法。

课程培养学生的能力（教学目标）

完成课程后，学生将具备以下能力：

（1）掌握计算机组成的基本原理和基本知识，培养学生发现问题、解决问题的基本能力。

（2）掌握计算机在机器级别的数据表示方法。

（3）掌握计算机在机器级别运算的实现原理和方法。

（4）掌握计算机指令的格式、指令设计和实现的方法和工作原理。



课程简介

本课程是计算机学科的基础课程，目的在于教授学生关于计算机组成与体系机构基础的原理和知识。学生通过本课程的学习将掌握计算机体系结构的基本原理，计算机主要组成元件的操作方法，以及计算机组件的连接方式。此外，本课程还将介绍计算机设计中的流行技术和发展趋势。课程的主要内容为：传统的VonNeumann 体系结构;存储构架和算法，计算机缓存工作原理，虚拟内存工作原理，页存储工作原理，I/O的构架和三者实现方法，中断，数据的表示方法，指令的格式与寻址，指令集，汇编和机器语言，RISC/CISC并行构架等。本课程包含实验部分和课后作业。

主要仪器设备与软件

Proteus 软件

实验报告

每项实验1份实验报告

考核方式

结果演示，实验报告共同组成

教材、实验指导书及教学参考书目

现用教材：

1. WilliamStallings，ComputerOrganization & Architecture -Designing for performance, TenthEdition, 高等教育出版社，2015，ISBN:978-7-04-028254-2

2. 赖晓铮，计算机组成、系统与接口实验教程——基于Proteus虚拟仿真，（出版中），2017。

主要参考资料：

（1）LindaNull and Julia Lobur, The Essentials Of Computer Organization andArchitecture（英文版）,机械工业出版社，2006

（2）Patterson,D.A. and Hennessy, J. L., Computer Organization & Design: Thehardware/software interface, 3rd ed, Morgan Kaufman, 2004

（3）Hamacher,V.C., 2002, Computer Organization, 5th ed., McGraw-Hill.

（4）M.Murdocca and V. Heuring, Computer Architecture and Organization,an integrated approach,Wiley, 2007.

（5）Mano& Kime, Logic and Computer Design Fundamentals, 2nd edition,Prentice-Hall, 2000.

（6）Pattand Patel, Fundamentals of Logic Design, (Fourth Edition), WestPublishing Co., 1992

（7）RobWilliam, Computer Systems Architecture - A networking approach,Pearson Longman, 2nd edition 2006.

制定人及发布时间

毛爱华，2019.5

实验项目编号

实验项目名称

实验学时

实验内容提要

实验类型

实验要求

每组人数

主要仪器设备与软件

1

CPU organization

2

Understand the logic andarithmetic operations in terms of addition, subtraction,multiplication and division. Give an example of 8-bit addition,subtraction and AND operation.

演示性

必做

1

Proteus 软件

2

Memory organization

2

Understand the workprinciple and usage of dual-port SRAM, Understand the reading andsaving data of semiconductor memory, Understand the parallelreading and writing of dual-port SRAM.

验证性

必做

1

Proteus 软件

3

Data bus organization

2

Connect the dual-portcommon registers with dual-port memory, Connect the dual-portmemory with calculator module, understand how the data bus work

验证性

必做

1

Proteus 软件

4

Micro-programming control

2

Master the work principleof micro-programming controller, Master the format simplificationand integration of micro-instruction, Use multisim CPU8051 tosimulate the work of micro-programming controller.

设计性

必做

1

Proteus 软件

5

Machine instruction

8

Connect themicro-programming controller with the whole data bus and executemodule to make a small computer, control the data bus throughmicro-programming controller

探索性

必做

1

Proteus 软件

6

Interrupt theory

8

Run a simple programmingcomposed by the 9 machine instructions on the CPU, Master therelationship between the machine instruction andmicro-instruction.

探索性

必做

1

Proteus 软件