课程简介 Course Introduction

《计算机组成原理与汇编语言》是计算机科学与技术、网络工程等专业的一门必修课程。通过学习本课程,能了解计算机一般组成原理与内部运行机理,初步掌握汇编语言程序设计的有关基本知识和程序设计的能力,为学习本专业后继课程和进行与硬件有关的技术工作打好基础。

本课程教学应达到的基本要求是:


1.使学生通过对计算机各功能部件的逻辑组成、工作机制、程序设计的学习及实验,建立完备的单台计算机整机概念。

2.使学生通过汇编语言程序设计的学习,了解所用计算机硬件及使用软件扩大功能的实现方法,并为后继课程及今后工作中解决实际问题,打下一个良好的基础。

3.通过实验课的学习,使学生受到软硬件实验的初步训练,实验操作能力得到提高。掌握编程的基本方法,培养分析和解决问题的能力,以及掌握使用计算机的基本技能


教学大纲 Teaching Syllabus

计算机组成原理是计算机信息管理系的一门核心专业基础课程,在多门硬件课程中占有举足轻重的地位。它是属于技术性、工程性和实践性很强的一门课。它的教学要求是:掌握单台计算机的基本组成与运行原理的基础知识,包括计算机硬件设计原理、调试和运行维护等多方面的技能。在深化计算机各功能部件教学的同时,加强对计算机整机硬件系统组成与运行原理有关的内容。在教学的整个过程中,坚持以硬件知识为主的同时,加深对计算机整机系统中硬件和软件的联系与配合的认识.

三、课程目标

通过本门课程的教学,使学生掌握以下方面的内容:计算机组成原理的基本概念;数据表示与信息编码;运算器;指令系统;中央处理器;内存储器与存储系统;外部设备;输入输出系统。

四、教学内容及要求

第一章 计算机系统概论

教学目的和要求:了解计算机发展应用及概况,了解计算机软件与硬件系统的组成特点,掌握计算机硬件系统的基本组成,了解软件系统的种类和特点,了解描述计算机系统的性能参数,包括CPU字长、主频率、主存容量和软硬件配置的定义。

难点:对计算机系统层次结构的定义的理解。

1.1 计算机的分类和应用

1.1.1 计算机的分类

1.1.2 计算机的应用

1.2 计算机的硬件

1.2.1 数字计算机的硬件组成

1.2.2 计算机系统结构的过去和未来

1.3计算机的软件

1.3.1软件的组成很分类

1.3.2 软件的发展演变

1.4 计算机系统的层次结构

1.4.1多级组成的计算机系统

1.4.2 软件和硬件的逻辑等价性

第二章 运算方法和运算器

教学目的和要求 :掌握数据信息在机器中的表示方法,理解信息编码原理,掌握数的定点表示与浮点表示。了解数据校验的基本方法。掌握算术逻辑运算的基本电路,定点加减运算的运算原理,定点乘除运算的运算原理,浮点数的加减乘除运算,了解运算器的基本组成与实例

重点:数的定点表示与浮点表示,原码一位乘、补码一位乘、、原码一位除、补码一位除不恢复余数法.

难点:定点数与浮点数的表数范围,阵列乘除法器、ALU的进位逻辑

2.1 数据与文字的表示方法

2.2 定点加法,减法运算

2.3 定点乘法运算

2.4 定点除法运算

2.5 定点出发运算的组成

2.6 浮点运算方法和浮点运算器

第三章 存储系统

教学目的和要求:本章要求掌握存储器的分类以及RAM ROM CACHE的基本概念、工作原理和各自的特点,掌握主存储器的组织技术和存储器系统的层次结构,理解虚拟存储器的概念。

重点:掌握存储系统的扩充方法。

难点:主存储器的组织技术,高速存储器

3.1存储器的概述

3.1.1 存储器分类

3.1.2 存储系统的分级结构

3.1.3 主存储器的技术指标

3.2 随机存储器

3.2.1 SRAM存储器

3.2.2 DRAM存储器

3.2.3 主存储器组成实例

3.2.4 高性能的主存储器

3.3 只读存储器和闪存存储器

3.3.1 只读存储器

3.3.2 闪存存储器

3.4 高速存储器

3.5 cache 高速缓冲存储器

3.6 虚拟存储器

第四章 指令系统

教学目的和要求:掌握指令格式和寻址方式的基本概念,理解指令系统及分类、机器语言、汇编语言、高级语言之间的关系。了解指令系统的优化和发展。

重点:指令格式及寻址方式。

难点:指令格式设计。

4.1 指令系统的发展与性能要求

4.2 指令格式

4.3 指令和数据的寻址方式

4.4 堆栈寻址方式

4.5 典型指令

第五章 中央处理部件

教学目的和要求:中央处理部件是本课程的重点。深刻理解并掌握指令周期、机器周期、节拍、工作脉冲与主脉冲以及微程序计数器、控制存储器的概念,掌握控制器的基本组成及各自的功能,理解组合逻辑控制器实现的方法以及微程序控制器的设计原理,掌握这两种方法实现控制的各自特点,了解典型CPU的内部结构。

重点:微程序控制器原理

难点:在于理解微程序控制器的实现方法。

5.1 cpu的功能和组成

5.2 指令周期

5.3 时序产生器和控制方式

5.4 微程序控制器

5.5 微程序设计

5.6 硬布线控制器

5.7 传统CPU

5.8 流水CPU

第六章 总线系统

教学目的和要求:本章要求理解并掌握总线的概念和结构形态, 掌握总线仲裁的意义及常用仲裁方法和数据传送模式,理解PCI总线的相关概念

重点: 掌握总线仲裁的意义和方法

难点: PCI总线

6.1 总线的概念和结构形态

6.2 总线接口

6.3 总线的仲裁,,定时和数据传送方式

6.4 PCI总线

第七章 外部设备

教学目的和要求:本章要求理解并掌握典型外部设备包括磁盘设备、光盘设备、键盘设备、打印设备和显示设备的基本原理。并且能够理解必须通过硬件和软件技术的配合才能实现这些设备的功能。

重点:掌握磁盘存储设备、显示设备的工作原理及相关计算。

7.1 外部设备概述

7.2显示设备

7.3 输入设备和打印设备

7.4 硬磁盘存储设备

7.5 软磁盘存储器

7.6 光盘存储器

第八章 输入输出系统

教学目的和要求: 本章要求掌握输入输出系统的基本功能、组织原则和输入输出方式,掌握理解程序查询方式、中断和DMA方式工作原理,了解通道和I/O处理机方式。

重点:中断技术、DMA技术的工作原理

8.1 外围设备的定时方式与信息交换方式

8.1.1 外围设备的定时方式

8.1.2 信息交换方式

8.2 程序中断方式

8.3 DMA方式

8.4 通道控制方式

汇编语言是计算机能够提供给用户使用的最快最有效的语言,也是能够利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的唯一语言,因而,对程序的空间和时间要求很高的场合及需要直接控制硬件的应用场合,汇编语言的应用是必不可少三、课程目标

汇编语言课程是计算机专业的一门专业选修课。通过本课程的学习,应使学生系统地了解计算机组成原理与内部的运行机理,掌握汇编语言程序设计及相关知识,为学习本专业后继课程和进行与硬件有关的技术工作打下良好基础。通过上机实验,使学生受到软硬件实验的初步训练,并培养学生分析问题和解决问题的能力。

四、教学内容及要求

第一章 基础知识

1.教学内容

(1) 机器语言

(2) 进位计数制与不同基数的数之间的转换

(3) 二进制数和十六进制数运算

(4) 计算机中数和字符的表示

(5) 几种基本的逻辑运算

(6) 地址、数据、控制总线

(7)内存地址空间

2.基本要求

了解机器指令、代码指令、机器语言、汇编指令、汇编语言、汇编语言源程序、汇编程序、汇编等概念;掌握进位计数制与不同基数的数之间的转换及运算;计算机中数和字符的表示;“与”、“或”、“非”、“异或”等几种基本的逻辑运算;内存地址空间。

第二章 寄存器

1.教学内容

通用寄存器、物理地址、段的概念、段寄存器、CS、IP。

2.基本要求

理解计算机的硬件和软件系统及其关系。掌握计算机的基本结构及总线;存储器的内容、地址及存储器的分段;中央处理机的组成、80X86系列CPU工作寄存器构成和功能,特别是段寄存器和标志寄存器;

1.教学内容(重点内容)

通用寄存器、段的概念、段寄存器、代码段

2.基本要求

熟练掌握通用寄存器、段的概念、段寄存器、代码段。查看CPU和内存,用机器指令 和汇编指令编程

第三章 寄存器(内存访问)

1.教学内容

内存中字的存储、字的传送、mov 、add、sub、数据段、栈、CPU提供的栈机制、push、pop指令、栈段。

2.基本要求

掌握字在内存中的存储以及mov、add、sub指令访问内存单元。深入理解灵活掌握栈。

第四章 第一个程序

1.教学内容

源程序的编辑、编译、连接以及执行过程

2.基本要求

掌握汇编语言程序的编辑、编译、连接以及执行过程。。

第五章 【bx】 和loop指令

1.教学内容

【bx】和loop指令以及联合应用、段前缀以及使用。

2.基本要求

掌握【bx】和loop指令以及联合应用、段前缀以及使用。掌握debug中跟踪loop指令实现循环程序

第六章 包含多个段的程序

1.教学内容

在代码段使用数据和栈。将数据、代码、栈放入不同的段。

2.基本要求

在代码段使用数据和栈。将数据、代码、栈放入不同的段。

第七章 更灵活的定位内存地址的方法

1.教学内容

And和or指令、字符形式给出的数据、大小写转换、【bx+idata】[bx+si]

[bx+di] [bx+si+idata]、不同寻址方式的灵活应用。

2.基本要求

掌握【bx+idata】、[bx+si]、[bx+di]、 [bx+si+idata]等寻址方式、不同寻址方式的灵活应用。

第八章 数据处理的两个基本问题

1.教学内容

Bx si di bp、汇编语言中数据位置的表达、寻址方式的综合应用、div指令、伪指令dd 、dup。

2.基本要求

掌握Bx si di bp、汇编语言中数据位置的表达、寻址方式的综合应用、div指令、伪指令dd 、dup。掌握寻址方式在结构化数据访问中的应用。。

第九章 转移指令的原理

1.教学内容

操作符offset 、jmp指令以及JMP目的地址的寻址方式

2.基本要求

掌握和理解操作符offset 、jmp指令以及与转移地址有关的寻址方式。

第十章 CALL和RET 指令

1.教学内容

Call指令、ret和retf、以及call指令和ret指令的配合使用、mul指令、模块化程序设计、参数和结果传递的问题、批量数据的传递、寄存器冲突问题

2.基本要求

掌握和理解Call指令、ret和retf、以及call指令和ret指令的配合使用、mul指令、模块化程序设计、参数和结果传递。

第十一章 标志寄存器

1.教学内容

ZF PF SF CF OF和adc sbb cmp pushf popf 以及检测比较结果的条件转移指令、DF标志和串传送指令

2.基本要求

掌握和理解各种标志位ZF PF SF CF OF和指令adc sbb cmp pushf popf 以及检测比较结果的条件转移指令、DF标志和串传送指令。

第十二章 内中断

1.教学内容

内中断的产生、中断处理程序、中断向量表、中断过程、中断处理程序和iret指令、设置中断向量、

2.基本要求

掌握和理解中断、中断向量、中断处理程序以及中断处理程序和中断向量的编写和设置。

第十三章 int指令

1.教学内容

Int指令、编写供应用程序调用的中断例程

2.基本要求

掌握和理解并编写、应用中断例程。

第十四章 端口

1.教学内容

端口的读写、CMOS RAM芯片、shl和shr指令。

2.基本要求

掌握和理解端口的概念以及端口的读写、CMOS RAM芯片的读写、shl和shr指令的使用。

第十五章 外中断

1.教学内容

接口芯片和端口、外中断信息、PC机键盘的处理过程、编写int 9中断例程

2.基本要求

掌握和理解接口芯片和端口的概念、了解外中断信息、PC机键盘的处理过程、学会编写int 9中断例程



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