計算機組成原理(電子科技大學提供的慕課)

計算機組成原理是電子科技大學於2016年3月1日首次在中國大學MOOC開設的慕課課程、國家精品線上開放課程。該課程授課教師為紀祿平、劉輝、廖建明、張建、陳文宇等。據2020年9月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課8次。

計算機組成原理重點講授計算機系統的硬體組成，及其主要功能子系統的基本原理和邏輯設計；主要內容包括計算機系統概述，數據的表示、運算與校驗，CPU子系統，存儲子系統，匯流排與I/O子系統，I/O設備及接口等。

基本介紹

• 中文名：計算機組成原理
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程
• 提供院校：電子科技大學
• 授課平台：中國大學MOOC
• 授課教師：紀祿平、劉輝、廖建明、張建、陳文宇等
• 開課時間：2016年3月1日（首次）

課程性質

課程定位

計算機組成原理是本科計算機科學與技術專業的學科基礎課、也是計算機專業的一門必修的學科基礎課，其內容安排遵照本科教學大綱，兼顧碩士生入學專業課考試，有助於培養學習者計算機硬體系統的分析和設計能力。該課程的前續課程是數字邏輯、大規模積體電路設計及套用、數據結構等，後繼課程是微機原理與接口、計算機系統結構、嵌入式系統及套用等，在硬體範疇的課程體系中起承前啟後的作用，也是學習與了解計算機軟體課程（如作業系統、彙編語言程式設計等）的課程基礎。

適應對象

1、大學三年級及以上計算機相關專業的本科學生。

2、計算機專業的考研者。

3、計算機相關領域的工程技術人員。

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2016年03月01日至2016年06月30日	紀祿平、羅克露	2-4小時每周	25520
第2次開課	2017年11月20日至2018年02月25日		4小時每周	45111
第3次開課	2018年03月12日至2018年07月02日	紀祿平、羅克露、張建		22256
第4次開課	2018年09月03日至2019年01月07日	紀祿平、劉輝、張建、羅克露	3-5小時每周	24857
第5次開課	2019年03月11日至2019年07月14日		4小時每周	26736
第6次開課	2019年09月09日至2020年01月12日	紀祿平、劉輝、廖建明、張建、羅克露	3-5小時每周	28719
第7次開課	2020年02月17日至2020年06月30日	紀祿平、羅克露、劉輝、張建	2-4小時每周	26865
第8次開課	2020年08月24日至2021年01月03日	紀祿平、劉輝、廖建明、張建、陳文宇	3-5小時每周	待定

課程簡介

計算機組成原理主要內容：

1、計算機系統概述

主要講授信息的數位化表示、存儲程式與馮諾依曼體制；計算機的誕生和發展；計算機系統的層次結構和硬體系統組織；計算機的主要性能指標。

2、數據的表示、運算與校驗

主要講授數值型和字元型數據的表示，數據的運算方法，奇偶校驗等常用的數據校驗方法。

3、CPU子系統

主要講授CPU的結構和發展歷程，指令系統，MIPS32指令集，單周期和多周期MIPS32處理器設計，提升CPU性能的一些高級技術，如多核技術等。

4、存儲子系統

主要講授存儲系統的層次和存儲器的類型及技術指標，半導體存儲原理及存儲器，磁表面存儲原理及磁碟，光存儲原理及器件，存儲系統性能的改進措施。

5、匯流排與I/O子系統

主要講授匯流排與接口，以及直接程式傳送模式PIO、中斷、DMA、IOP與PPU等。

6、I/O設備及接口

主要講授I/O設備的功能、類型及與主機之間的信息互動，鍵盤工作原理，顯示器件，列印設備等。

課程大綱

第1單元 計算機系統概論 1.1 計算機的概念和類型 1.2 計算機的誕生與發展 1.3 計算機系統的層次結構 1.4 計算機的性能評價指標 第2單元 數據的表示、運算與校驗 2.1 數值型數據的表示 2.2 字元型數據的表示 2.3 運算方法 2.4 常用的數據校驗方法 第3單元 CPU子系統 3.1 CPU概述 3.2 指令系統 3.3 MIPS32指令架構 3.4 單周期MIPS32處理器設計 3.5 多周期MIPS32處理器設計 Part 1:組合邏輯控制模式 Part 2:微程式控制模式 3.6 CPU性能的提升技術

第4單元 存儲子系統 4.1 存儲子系統概述 4.2 半導體存儲原理及晶片 4.3 半導體存儲器的邏輯設計 4.4 磁表面存儲原理與磁碟 4.5 光存儲原理及光碟和光碟機 4.6 存儲系統的性能改進措施 第5單元 匯流排與I/O子系統 5.1 I/O子系統概述 5.2 匯流排 5.3 直接程式傳送模式（PIO） 5.4 中斷模式與接口 5.5 DMA傳輸模式 5.6 IOP與PPU模式 第6單元 I/O設備及其接口 6.1 I/O設備簡介 6.2 鍵盤及其工作原理 6.3 顯示器件及其接口 6.4 列印設備及其接口

課前預備

預備知識

學習計算機組成原理需要預備計算機導輪和數字邏輯等知識。

參考教材

書名	作者	ISBN	出版時間	出版社
《計算機組成原理-面向實踐能力培養（第4版）》	紀祿平、羅克露 劉輝、張建	9787121305627	2017年2月	電子工業出版社
《計算機組成原理》	王誠、董長洪 宋佳興	9787040311853	2011年3月	高等教育出版社
《計算機組成原理與系統結構（第2版）》	包健	9787040424560	2015年7月	高等教育出版社
《計算機組成與設計（第4版）》	David A. Patterson John L. Hennessy	----	2011年	機械工業出版社

授課目標

通過對該課程的學習，使學生掌握計算機硬體系統的基本組成，理解各功能部件的基本原理，掌握相關的邏輯設計方法，初步培養學生在計算機硬體系統方面的分析與設計能力，同時助推學習者參加與課程相關的各類考試。

課程特色

1、內容的組織

該課程採用了“總體框架→處理對象→硬體子系統”的邏輯架構模式，先對計算機系統進行總體概述，突出了系統級的整機概念，能使學習者首先建立起計算機硬體系統的整體框架，然後再講授計算機的處理對象即數據的表示和運算，最後再分別講授計算機系統的4個主要功能子系統的結構和工作原理。內容組織模式符合大多數課程學習者的認知規律和學習習慣，能提高學習者的興趣，有助於學習者對課程脈絡的把握和對知識點的理解。

2、知識點的選用

既遵照了電子科技大學計算機組成原理課程的教學大綱，同時也參考了碩士生入學考試專業課大綱，既強調基本知識和基本原理的學習，同時還兼顧了學習者參加考試的需求。

3、內容的新穎性

在參考中國國內外教材的基礎之上，保留了計算機組成原理課程的經典授課內容，同時也吸收了新穎內容來向學習者介紹計算機硬體系統的發展動態。