计算机组成原理心得体会

计算机组成原理心得体会（共12篇）

1.计算机组成原理心得体会 篇一

学了几天的计算机组成原理了，自己到底懂了多少？我想做个小小的总结。

计算机组成原理综述 内容摘要

计算机从产生到今天不过短短的60多年的时间。但它已经深入到人类生活的每一个角落，现在人类的生活如果离开了计算机是难以想象的。个人计算机（PC）已经是我们日常办公和娱乐的工具。计算机科学与技术也成为了很热门的专业，对于一个计算机科学与技术专业的学生来说，计算机组成原理的学习是至关重要的，作为计算机科学与技术专业的基础课程，这门课会告诉我们计算机的基本组成及其主要部件的工作原理。通过这门课程的学习可以让我们建立计算机系统的整机概念，理解软硬件的关系和逻辑的等价性；了解计算机各部件的组成原理，工作机制以及部件之间的相互关系；加强硬件分析和设计的基本技能和方法，提高硬件方面专业素质和发展潜力；培养和提高计算思维能力。

一、计算机组成原理课程综述

计算机组成原理是计算机科学与技术专业的基础课程之一，它主要告诉我们计算机单系统组成结构，计算机各组成部件内部的运行机制以及相关的基本理论，硬件分析和设计的基本技能和方法。

二、计算机组成原理的主要内容 根据冯·诺依曼机的特点我们知道：

1.计算机有运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。3.指令和数据均用二进制数表示。

4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。典型的冯·诺依曼机是以运算器为中心的，现代的计算机已转化为以存储器为中心：

1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。

2.存储器用来存放数据和程序。

3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式。5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式。

三、知识点解析

在计算机组成原理方面，主要考查计算机系统基础知识、数据的表示和运算、存储器层次结构、指令系统、中央处理器、总线、输入输出系统。

1、计算机系统概述

学习计算机组成原理之前，我们先要了解计算机的发展历程，搞清楚计算机的系统层次结构，包括计算机硬件的基本组成（五大部件的构成）、计算机软件的分类，以及计算机的基本工作过程。

从体系结构上来看，有多种不同类型的计算机，那么这些不同的计算机谁好谁坏？如何评价？所以，还需要我们了解计算机性能评价指标和相关参数，包括吞吐量、响应时间；cpu时钟周期、主频、CPI、cpu执行时间；MIPS、MFLOPS等。

2、数据的表示和运算

我们日常所使用的是十进制数据，但在计算机中，除了十进制数据外，还有二进制、八进制、十六进制表示方法，我们要掌握这些进位计数制及其相互转换的方法，要搞清楚真值（实际的数值）和机器数（计算机中表示的数值）之间的关系，特别是负数的各种表示。另外，还要理解BCD码、字符与字符串的编码方法，以及数据的校验码（奇偶校验、CRC冗余校验等）。

不管是哪种进制和校验方法，计算机中数据的表示有原码、反码、补码等方法，我们要搞清楚它们之间的关联与区别。

在计算机中对数据进行计算，分为定点表示和浮点表示。

在定点数的表示和运算方面，我们要掌握定点数的表示（无符号数的表示，有符号数的表示）和定点数的运算，包括定点数的位移运算、原码定点数的加/减运算、补码定点数的加/减运算、定点数的乘/除运算、溢出概念和判别方法。在浮点数的表示和运算方面，我们要掌握浮点数的表示（浮点数的表示范围和IEEE754标准）和浮点数的加/减运算。

本知识点的最后一个考点就是算术逻辑单元ALU，我们要掌握串行加法器和并行加法器、算术逻辑单元ALU的功能和结构。

3、存储器层次结构

从整个计算机的存储体系来看，可以看成是一个“Cache—内存—外存”三级结构，在这个层次化结构中，我们要掌握存储器的分类以及各类存储器的基本工作原理，包括半导体随机存取存储器（SRAM、DRAM）、只读存储器（ROM），掌握主存储器（内存）与cpu的连接和数据交换、双口RAM和多模块存储器，还有就是外存储器（在输入输出系统知识点中，做具体讲解）。

在存储器这个知识点中，2个很重要的考点是高速缓冲存储器（Cache）和虚拟存储器（在操作系统课程中，也会讲解有关虚拟存储器的知识点）。

在cpu和内存之间增加一层Cache，其目的是为了解决cpu和内存的速度匹配问题。在这一点，我们要掌握程序访问的局部性原理（时间局部性、空间局部性）、Cache的基本工作原理（命中率）、Cache和主存之间的映射方式、Cache中主存块的替换算法，以及Cache写策略。

虚拟存储器的重点在于“虚拟”二字，我们要掌握虚拟存储器的基本概念及种类，包括页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器、TLB（快表）等，理解这些虚拟存储器的基本原理、碎片的处理，各种方法的优点和缺点。

4、指令系统

在指令系统知识点中，我们要掌握指令的格式（包括指令的基本格式、定长操作码指令格式、扩展操作码指令格式）和各种寻址方式，还要能够区分数据寻址和指令寻址的区别。

本知识点的另外一个重要考点就是CISC（复杂指令系统计算机）和RISC（精简指令系统计算机），我们要掌握它们的基本概念、特征，以及它们之间的主要区别。

5、中央处理器

中央处理器，也就是我们常说的cpu。在这个知识点，我们要掌握cpu的功能和基本结构，以及工作原理，具体包括指令执行过程、数据通路的功能和基本结构、控制器的功能和工作原理（硬布线控制器、微程序控制器）。特别是在微程序控制器考点中，要掌握微程序、微指令和微命令，微指令的编码方式，以及微地址的形式方式。

在这个知识点中，一个最重要的考点是流水线（主要是指令流水线）。我们要搞清楚流水线的基本概念（包括超标量和动态流水线），为什么需要流水线，流水线有哪些优势，哪些因素会影响流水线，等等。在这一点，有可能出现计算题，例如，求流水线的周期、求指令的执行时间。有关流水线，还有一些评价指标，例如流水线的吞吐率、加速比等。

6、总线

总线就是一组进行互连和传输信息（指令、数据和地址）的信号线，我们要掌握总线的基本概念，总线的分类，以及总线的组成和性能指标（例如，各类总线的宽度会影响哪些部件的性能等）。

其次，就是要掌握总线仲裁方法（包括集中仲裁方式和分布仲裁方式）和总线操作和定时（包括同步定时方式和异步定时方式）。

最后，就是要对总线的标准（正式标准和工业标准）有所了解，总线标准主要规定总线的机械结构规范、功能结构规范和电气规范。

7、输入输出系统

在输入输出（I/O）系统知识点，我们首先要掌握I/O系统的基本概念，理解各种外部设备，其中包括输入设备（键盘、鼠标、扫描仪等）、输出设备（显示器、打印机等）、外存储器（硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器等）。要理解这些设备的基本工作原理和常见的性能指标。例如显示器的分辨率、磁盘的读写时间等，特别是磁盘的有关读写过程（寻道时间、等待时间等），是一定要掌握的。

从上面我们大概的了解了计算机的基本的组成和原理。下面来具体介绍下五大部件，不过在介绍五大部件前我们先介绍一下总线，它是连接五大部件的传输线。

总体来说我看的是指令系统，CPU。刚才看了输入输出，觉得了解了输入输出的实现方式，接口的位置，怎样实现数据的交换。认识了中断程序的源起到执行终端服务程序到返回的一些列过程，与调用的区别。（调用是实现编好的，调用往往和主程序有关，等等。而中断是随机的，中断想断掉，还是接回来。中断可以屏蔽。CPU内都设置一个中断触发器，还有在外部中断源的接口，一般设立中断屏蔽触发器）共同决定一个中断程序是否被执行。而且在指令执行时是不能被允许的，还有同时操作共享的数据区时，就不允许(中断嵌套）。而且IO组织（主机与外设之间的信息交换方式）中DMA式，是通过暂停CPU，借权通过数据总线传输数据实现。

通过这几天的学习，让我知道了计算机并不是那么不可捉摸的。都是人类智慧的结晶。以伟人冯。诺依曼的基本思想“实现将程序和数据存入存储器，在CPU的控制作用下，一步步取指令，分析指令，执行指令，接着下一个，直到所有程序执行完。”指令是编程人员编写的程序，它是命令。而计算机的任务就是执行命令。执行命令又要细化，讲每个指令细化成一个微程序，即由一个或多个微指令构成的微程序）微程序的过程就是机器硬件的具体实行过程。通过分析机器指令，完成相应的操作。同时我们还要知道，机器指令是及其唯一能直接识别的语言。而微程序的设计，则是由硬件到软件的中间过程，或者称之为“桥梁”。不同的计算机，微操作也各不相同。根据需要灵活运动。比如要不要有专门设的乘法器来完成乘法运算。还是通过加法器和移位器来运算。都可以根据需要自己选择。

各个部件也好，组成也好，系统也好，都随着计算机的发展不断优化。使用更方便，通用性也更强。当然，由于计算机的运用十分广泛，所以也不能笼统的说某个系统或逻辑组织是过时的，不可取的。因为各有利弊。所以权衡利弊，让计算机达到完美的组合式是我们永远的追求。比如双极导体和MOS导体。双极导体存取速度快，但是它的容量小，而且价格昂贵。而MOS导体刚好相反，而且MOS导体，可分为静态和动态两种静态只要有电不会变，而动态需要不断刷新（保持电荷。），所以静态存放中间变量等。而控制器也好，系统总线也好，输入输出也好都有了相应的提高。而且随着这些组成部分的发展，也为计算机带来新的思想，新的天地。比如输入输出中的中断程序。现在我们熟知的实时控制，硬件故障处理，并行处理，分时处理，都与之息息相关。

其次，我们要掌握I/O接口（I/O控制器）的功能和基本结构、I/O端口及其编址方式。

在I/O方式中，主要掌握程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式的基本概念、工作原理和过程，以及这些方式之间的区别、各自的优点和缺点、应用场合。在这些方式中，以程序中断方式为考查重点，我们要掌握中断的基本概念、中断响应过程、中断处理过程、多重中断和中断屏蔽的概念。所以总结出;计算机不是神造的，不是不可知，不是那么遥不可及的。它只是运算速度比我们快，其他都是完成一些我们几岁就能做的动作，不断地组合。一点点累计出来的。高性能，可扩展性，高速度，高容量，低价等等，都是我们在计算机领域的追求目标。

计算机组成原理是计算机专业的基础课。这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用，对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。

2.计算机组成原理心得体会 篇二

计算机组成原理是计算机专业的一门核心专业基础课程。课程的主要目的是为了让学生全面的了解计算机硬件系统, 熟悉计算机的工作原理。用层次结构的观点并以信息的加工、处理为主线研究计算机硬件结构及工作原理, 使学生掌握计算机硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及互连构成整机的技术;培养学生对硬件系统的分析、设计、开发、使用和维护方面的能力, 建立牢固的整机思想[1]。

2 教学中的问题

《计算机组成原理》课程具有知识面广、内容多、更新快、难度大、抽象等特点, 因此在教学工作中出现如下问题:

2.1 学生觉得枯燥抽象, 原理复杂, 知识点较多, 在学习过程中普遍存在入门难, 没有信心, 缺乏耐心等现象[2,3,4]。

2.2 软件工程专业的学生在课程认识上存在误区, 认为学习软

件专业与硬件无关, 加之现阶段的产品开发, 硬件的不断升级换代嵌入式、各类单板机及片上系统与课程教授的内容似乎有着较大差异。因此, 学生往往觉得与实际应用关系不大, 缺乏兴趣。

如何提升学生的学习兴趣, 提高课程学习质量, 使他们具有扎实理论基础, 并且具备一定的开发设计能力, 成为这门课授课过程中必须解决的问题。针对课程的特点与我校学生的实际情况, 教师应把握课程的主线和重点, 探索新的教学方法和手段, 设计实践教学等多个环节进行改革探索。

3 教学改革的探索

3.1 明确课程性质和意义, 了解发展史

首先, 课前要给出该门课程的总体架构, 阐明其在学科中的重要地位。如果一开始就进入正题, 由于知识点繁杂, 往往会引起学生的思想和认知上的混乱。冯·诺依曼体系结构以及五大部件之间的联系应该贯彻到整个教学之中。

其次, 要阐明本学科的现实意义, 要让学生明白当今的硬件无论怎么发展, 类型如何多样化, 其实都没有脱离冯·诺依曼体系。

最后, 很有必要交代清楚软件和硬件之间的关系。要让学生明白·如果仅会软件开发编程, 那么在未来人力竞争中缺乏优势, 自身的专业发展也会受到极大的限制。而且, 软件工程本身更重视“工程性”, 这是一个软硬结合的过程。

3.2 善用类比

类比法在本门课程的教学过程中有着重要作用。因为微机系统内部硬件结构以及运行过程仿佛黑盒子, 如果照本宣科般的介绍内容, 学生就会感到枯燥乏味。而通过类比方法将知识点进行具体化形象化, 则既能活跃课堂气氛同时也使得知识点变得深入浅出, 容易接受。例如, 对中断概念的阐述, 我们在阐述概念后给出了一个例子假如, 你在房间里看书, 这个时候有电话打进来, 这就是一个中断事件, 你停下手头工作, 把书折上, 接电话, 之后再从中断的地方开始继续看书, 这就是一个完整的中断过程。类比方法的运用, 形象的把中断的内涵, 过程, 优先级处理, 现场的保护与恢复讲解透彻。再比如在讲解寻址方式时, 可以这样举例:一个小孩子管妈妈要苹果, 如果妈妈直接给他, 这就是立即数寻址;如果妈妈给了他一个盒子, 苹果在盒子里, 这就是寄存器寻址;如果妈妈给了孩子一个纸条, 上面写着苹果的地址, 孩子按照纸条上写的地址去找苹果, 这就是直接寻址方式;如果妈妈把纸条放在盒子里, 孩子打开盒子拿出纸条才能找到苹果, 就是间接寻址方式。关于总线, 可以类比作仓库保管员入库或者出库操作。首先, 明确命令类型, 即cpu读还是写数据。该指令由CB总线传送, 仓库保管员要根据入库或者出库单上的地址存取货物, 相当于寻址, 由AB总线传送;取出物品放置到生产线上相当于数据在DB总线上传输。实际上, 计算机中的很多工作原理, 都可以转换为现实生活中的例子, 虽然不一定恰当, 但这种方法的使用能使学生得以启发, 减轻学习压力, 事半功倍。

3.3 注重前后学科的融汇贯通

《数字逻辑》, 《汇编语言》等是本门课程的前导课。但是在学习时经常会发现, 许多学生对前面的知识掌握不牢, 导致课程脱节。为了解决这个问题, 课前, 我们总是要利用5-10分钟回顾一下关联知识, 让学生能够有一个连贯的过程。如果有些知识点与前沿领域相关, 则可以纵深讲解, 让学生对后续课程的学习以及未来发展有一个大致的了解, 便于明确自己的方向。

3.4 注重实验环节

实践环节是本门课程的重要组成部分。我们开展的是两个层次的实验。3.4.1与课程串行的基础实验, 如:如运算器、存储器、总线、控制器等。主要侧重部件和单元。3.4.2独立于课程的综合性实验。与前导课程相关的接口芯片实验, 8259, 8251, 8255, 8253等;延续性的复杂模型机设计实验。这样, 让学生将汇编语言, 数字逻辑, 组成原理三门课程联系起来, 真正建立起“整机”概念。学生通过课程设计不仅将理论和实践结合起来, 而且锻炼了独立分析思考和动手能力。实验教师通过引导、提示, 指导学生逐步学会分析问题、解决问题的方法, 激发学生的学习热情和探究欲望。对于学有余力的学生可以开放实验室, 挖掘其潜力, 鼓励他们进行更深层次的设计性实验。

4 结论

我们通过在实践过程中的不断摸索, 逐步探索出一系列行之有效的教学方法和培养模式。实践结果表明对该课程教学方法的探索与改进取得不错的效果, 学生的积极性大幅提高, 对知识的探求的欲望强烈, 基础知识整体掌握扎实, 因而达到了教学目的。

参考文献

[1]白中英.计算机组成原理[M].北京:科学出版社, 2000.

[2]黄岚, 程新荣等.计算机组成原理课程教学之管见[J].教学理论与实践, 2005, 12:68-69.

[3]陈友文.计算机组成原理.课程教学方法浅谈[J].苏州职业大学学报, 2001, 3:18-19.

[4]赵灵锴, 郭红霞.高校计算机组成原理教学改革教学探讨[J].福建电脑, 2005, 10:162-163.

3.计算机组成原理心得体会 篇三

关键词：计算机组成原理；教学改革；启发式教学

一

“计算机组成原理”是计算机专业的专业基础课，学生通过本课程的学习，可以从层次的观点掌握计算机组成和运行机制方面的基本概念、基本原理、基本设计和分析方法等系统知识，奠定必要的专业知识基础；可以从系统的观点，理解提高计算机整机的软硬件性能的各种可行途径，了解计算机系统中软件、硬件的功能划分和相互配合关系；从计算机系统结构的角度初步了解进一步提高系统性能的主体思想，能站在更高层次上思考和解决工作中遇到的问题。

本课程是计算机专业的核心课程之一，在整个计算机专业课教学中起着承上启下的作用，为后续课程的学习打下重要的基础。但是在实际教学过程中，往往不能达到预期的理想教学效果。主要包括以下一些问题：

一是课程内容比较抽象，学生不易理解，且课程的内容比较死板，往往无法激发学生的学习兴趣。

二是与其他相关课程联系紧密，在教学中往往会较多涉及其他相关课程的内容，而受到课时限制不可能讲授所有知识点。

三是课程有些内容相对陈旧，跟不上计算机技术发展的最新趋势，尤其实践教学环节薄弱。

二

对“计算机组成原理”课程教学进行改革，提高课程的教学质量、达到预期的教学效果是当前急需解决的问题。

1.合理安排教学内容

一方面，“计算机组成原理”课程的特点是内容较多、概念抽象，难学，难懂。为了搞好“计算机组成原理”的课程建设，教师必须与时俱进，改进教学内容，对于教材的内容做适当删减和补充。比如在“指令格式”举例中，教材所介绍的机型目前已经很少使用了，可以适当缩减内容；而对于一些应用比较多的机型的指令格式可以适当增加，这样学生既了解了不同机器指令格式设计上的差别，也对当前应用较多的机器指令格式有所认识，具有更好的实用效果。

再比如在讲解“存储器”这部分内容时，软盘存储器、磁带存储器等也已经很少被使用，对这些内容也可以适当删减，而补充闪存的存储原理，这样学生在学习理论知识的同时也学到与实践和应用相关的知识。

另一方面，“计算机组成原理”课程与其他一些专业课程密切相关，在安排教学内容时要尽量考虑与其先修及后续课程的融合。“计算机组成原理”课程的先修课程包括模拟电子技术、数字逻辑、汇编语言程序设计等；后续课为程操作系统、计算机网络、计算机体系结构，各专业课程知识之间是密切联系的，如果教学只局限于本课程，就会造成学生知识结构过于单一，不能很好地融会贯通，形成完整的科学体系，因此，讲授中应重视与其他相关课程的衔接与融合。比如讲解“虚拟存储器”时，可以与操作系统课程中的多任务管理相结合；讲解“指令系统”时，可以引用汇编程序设计课程中的一些80×86中的指令实例等。

2.采用启发式教学方法

启发式教学是教师启发学生积极思维，使学生主动掌握知识的教学方法。启发式教学应做到内容突出，通过问题引出重点和难点内容，然后分析问题并启发学生解决问题，达到更好的效果。比如在讲解“溢出”这部分内容时，如果只是简单介绍溢出的概念，学生就不容易理解。我们可以通过实际补码加减运算时两个正数相加结果为负数，以及两个负数相加结果却为正数来引入溢出的概念，引导学生分析溢出产生的原因是什么，这样就会收到更好的教学效果。

教师在授课时应与学生互动，避免教师一味讲解的情况发生，充分激发学生的主动性。对一些重点内容，教师可以多提出一些问题让学生思考，这样当教师再讲解答案时，学生可以有更深刻的印象。比如讲解“寻址方式”这部分内容时，可以让学生比较各种寻址方式的特点，然后再讲解各种寻址方式的主要应用领域，如此就容易记忆了。

“计算机组成原理”课程理论性强，概念比较多且比较抽象，由于计算机设计与实现的很多方法和技术就是来源于日常生活，因此，在讲解时可以尽量拿日常生活中的一些例子来进行类比，帮助学生理解概念。比如可以用钟表的时间校准来类比补码的实现；用宾馆的房间来类比存储器单元的编址；用交通道路来类比总线；用员工职务高低来类比优先级别等。教师对课程的内容做到充分掌握，讲课时就可以用一些通俗易懂的实例来解释复杂的概念，真正提高教学质量。

3.采用多媒体与黑板相结合的教学手段

充分采用多媒体的手段来授课是必要的，因为通过多媒体课件的演示，可以给学生一个感性、直观的认识，使学生集中注意力加深对内容的理解。比如在讲解“指令周期”的数據流时，通过一个工作流程动画的演示，从取指到分析译码到最后指令的执行过程一目了然，学生很容易理解整个过程。但是教师并不能完全依赖于多媒体手段，而是要与黑板讲授方式结合起来。因为某些推导过程如果通过多媒体课件来放映，不利于学生理解结果是如何推导出来的。比如Booth法，它是由校正法推导得来的，因此最好在黑板上讲解整个推导过程，学生才能有深刻的印象。

4.实验教学注重实用性

“计算机组成原理”这门课属于工程性、技术性和实践性都特别强的一门课。因此，在开展好课堂教学的同时，必须对实验教学环节给以足够的重视，要有充足的实验学时，提供实验性能良好的实验计算机系统或实验装置，能进行反映主要教学内容的、水平较高的实验项目。教学的整个过程中，在深化计算机各功能部件实验的同时，加强对计算机整机硬件系统组成与运行原理有关内容的实验；在坚持以硬件知识为主的同时，加深对计算机系统中软硬件的联系与配合的认识。因此，在实践教学中要注重做到：

（1）及时更新实验设备，实验设备的选择要考虑是否能利用计算机新的技术，是否能开发学生的实践能力。

（2）设置合理的实验项目，实验的内容应与课程重点内容相对应，除了运算器、存储器、数据通路等基本验证性实验外。还应适当增加设计性实验，以增强学生的实际动手能力。

（3）从根本上改变学生“重理论，轻实验”的态度，要求大家必须完整记录并整理实验数据，认真完成实验报告。

改进后的计算机组成原理实验教学将应用性、技术的前沿性和趣味性很好地结合在一起，与课程内容完全对应，使学生更容易理解相关理论知识。

计算机技术的发展日新月异，计算机教育也应该与时俱进，跟上计算机发展的步伐。作为一名教师，应该从课程的内容，授课方法，教学手段等多方面积极进行改革，从而提高教学质量，培养出优秀的计算机人才。

参考文献：

[1]唐朔飞.计算机组成原理(第2版)[M].北京：高等教育出版社,2008.

[2]解争龙.<计算机组成原理>课程教学改革探讨[J].教育与职业,2006.

4.计算机组成原理心得体会 篇四

刘志龙，郑州科技学院，信息科学与工程系

感谢学校给我这个机会参加《计算机组成原理》精品课程的网络培训，使我能够领略国家级名师的学识渊博和讲课风采。从唐朔飞老师对《计算机组成原理》课程重难点的讲解与剖析过程中，我学到了很多的授课方法和授课技巧，并对课程的重难点的理解更加深刻；从向琳老师对《计算机组成原理》实验环节的分析与讲解过程中，我明白了《计算机组成原理》作为一门抽象性比较高的专业课，通过实验环节才能让学生从系统级去理解计算机部件的构造和工作原理，同时提高学生的动手操作能力。作为一名青年教师，通过这次网络培训，我受益匪浅，我清楚的认识到自己还有很多地方需要向教学名师学习，具体的心得体会如下：

1．作为一名青年教师，要想讲好这门课，不仅要对本课程的基本内容十分熟悉，还要对本课程的相关先修课程的内容也要非常熟悉，这样才能做到融会贯通、重难点把握得当。我作为一名三本院校的青年教师，走上教学岗位仅仅两年，学校第一次开《计算机组成原理》这门专业课，没有经验可循，我只能不断加强自身的业务能力和综合能力才能够讲好这门课。我要认真学习这门的的先修课程，为这门课程的讲授打下坚实基础，努力通过视频教学和网络培训向有经验的教师学习讲授《计算书组成原理》这门课的方法和技巧，通过自己的刻苦学习为讲好这门课做好铺垫作用。通过网络培训，我认识到讲授好这门课，不但要制作一个好的多媒体课件，采用实例和PPT的动态执行过程让学生更加直观的理解计算机部件的工作原理，还要做好充分的备课准备，以提高教学质量。

2.同一名称的课程，不同的学校，不同的培养目标，不同的学生基础，在课程的认识程度上应该有所不同。我任职的学校是郑州科技学院，它是一所2008年刚刚升为三本的学校。学校学生的基础稍微有点薄弱，通过对课程的学习，我发现很多同学认为学习这门课程难度比较大。这门课开在了大四的上学期，我认为有点不太合理，作为考研课，很多考研的学生对这门课先与老师去学习，而不考研的同学有一部分人选择了去学习其他的软件类的专业课，到课率仅有60%左右，并且课程的性质是专业必修课，但是考核方式却是考查课的性质。学校安排了50个课时的理论教学，没有安排实验教学内容，这样下来，可想而知，学

生对学习的兴趣会大大降低，严重影响了教学质量。通过网络培训后，我认识到这门课程的重要性，它是很多计算机类专业必修课的中间环节，起着承上启下的作用，下一步我要向系里提出一些建议，如重新制定课程的培养目标和基本要求，将考查课改为考试课，适当增加验证性实验等环节，改变考核方式，将上这门课的时间提前到大三下学期等，以提高这门专业课的地位和教学质量。

3.在教学方法和教学理念上要不断改进。正如唐朔飞老师所讲的，要摒弃传统的“填鸭式”的教学模式，利用“启发式”、“激发式”、“互动式”的教学方法，通过设置疑点，提出悬念，加强提问的手段，不断激发学生主动探求答案的积极性。我以后要不断加强，对教学过程和作业批改的控制能力，利用回答问题加分、批改作业认真负责、加强出勤率的控制等方式，不断提高教学质量。三本院校的学生基础知识相对较差且对老师具有较强的依赖性，就业方向多以底层的技术支持、系统维护、网络维护等应用为主，系统级的设计和开发相对较少。所以应当加强理论和实践相结合、多进行实际操作，为学生提供相应的嵌入式实验室和计算机组成原理实验室，加强学生的实验动手能力，以课程设计或者课程实训的方式来提高学生的动手能力，以增强学生对计算机各部件的工作原理的理解，建立完整的计算机系统的概念，为学生以后的工作提供强有力的支持。

4.改变以往的考核方式，实行新的考核方法。考试、作业、实验都是检验学生对理论知识掌握程度和实际操作能力的手段。因此有必要将这些环节结合起来作为考核学生的一种方式。我们学校是三本院校，《计算机组成原理》的考核方式是考查课，因此很多学生认为这么课很容易通过，老师又不考试，最后学完了之后写一篇相关的论文就可以了，严重影响了学校的教学质量和学习风气。唐老师对每一个教学环节的一丝不苟的态度，使我等懂得，作为一个老师，要对学生负责。因此，我决定《计算机组成原理》的考核方式采用自己命题，系部单独组织考试的方式进行。加强基础题和设计题的考查，以让学生对计算机的基本工作原理和总体构造有跟深刻的认识，提高学生对计算机的认知程度。学校也刚刚出台了要加大作业批改力度和课后答疑的制度，刚好能促进学生对作业的重视程度，我也要认真批改每一位学生的作业，并将作业成绩计入到期末成绩里面。由于条件限制，学校没有安排实践教学环节，但是学校的计算机组成和嵌入式实验室相继建设完毕，在今后的课程开始中，要不断加强实践教学环节，并将实验操

作也计入到期末考核之中，以整体提高教学质量。

5.计算机的组成原理 篇五

1.计算机主机所使用的元器件的更新作为计算机划代的主要标志，计算机的发展分为四代。目前使用的计算机依旧是集成电路计算机，计算机的新开发着眼于智能化，以知识处理为核心，称呼为：新一代计算机。而不是第五代计算机。

2.计算机系统 = 硬件系统 + 软件系统

3.计算机硬件组成：

系统总线 运算器

主机

中央处理器(CPU)

控制器

计算机硬件 内存储器

存储器

外存储器

输入设备

外围设备(或外设)

输出设备

4. 计算机的分类：按性能、用途、价格分巨型机、大型机、小型机、微型机

按内部逻辑结构分单处理机(1个CPU)、多处理机(多个CPU)

5.目前我们使用的计算机的工作原理：“存储程序与程序控制”。该思想由冯·诺依曼提出。

6.CPU的工作：执行指令。

7.CPU的一般结构：

寄存器：暂存数据

运算器：完成数据的算术运算和逻辑运算。运算器的核心是算术逻辑运算部件(ALU)，可以有多个ALU。

控制器：CPU的`指挥中心。协调和控制计算机的各个部件统一工作

8.高速缓冲存储器(Cache)：介于高速的CPU和相对低速的主存之间，解决cpu和主存间速度不匹配问题，其存储容量越大命中率就越高，cpu运算速度就越快。

9.影响CPU速度的主要因素：总线频率、工作频率、Cache容量、寄存器、运算器的位数等 新指导P42

10. CPU的度量单位：MIPS(100万条定点指令/秒)、MFLOPS(100万条浮点指令/秒)T亿

11.计算机内部，程序的基本单位是指令。

指令的形式：二进制

指令的格式： 操作码 操作数地址

操作码：告诉计算机做何种操作

操作数地址：指令要处理的数据或数据的位置。

12. 指令的执行过程：取指令、指令译码、执行指令、保存结果

13. 指令系统：一台计算机的所有指令的集合。不同的计算机，它们的指令系统可以不一样。因此，一台计算机上可以执行的程序，在另一台不同的计算机上可能无法执行。为了克服这一问题，采用“向下兼容方式”：新处理器保留老处理器的所有指令，同时扩充功能更强的指令。旧计算机上的程序(软件)就可以在新计算机上继续执行了。反之不行。8.同一个公司生产的处理器采用“向下兼容方式”。不同公司的处理器不一定相互兼容。例，Pentium处理器与Power PC处理器的指令系统互相不兼容。

15. 主板又称母板,在主板上通常安装有处理器插座、主板芯片组、存储器插座(SIMM 或DIMM)、I/O总线插槽、BIOS ROM、时钟/CMOS RAM、电池、显示卡插槽、硬盘插槽等。

16.芯片组是主板电路的核心。由两块超大规模集成电路芯片组成，包括存储器总线、内存控制器、I/O控制器。

17.主板上有两块特别有用的集成电路芯片: 1.BIOS ROM芯片:存放BIOS 2.CMOS存储器

BIOS(Basic Input/Output System)包含四个部分的程序：POST(Power On Self Test)加电自检程序，系统自举程序(BOOT),CMOS设置程序，基本外围设备的驱动程序

CMOS RAM芯片存储的是用户对计算机硬件所设置的参数，可通过运行BIOS中CMOS设置程序修改CMOS中保存的系统参数。

BIOS是一组机器语言程序存放在主板的ROM中，是计算机软件中的最基础的部分，它启动计算机，诊断故障，控制输入/输出操作 顺序：开机—post-cmos-自举程序-引导程序

18.存储器的层次结构：

容量 速度 价格/位

寄存器 小 快 高

Cache存储器

内 主存储器

外 外存储器

后备存储器 大 慢 低

主存：

主存储器每个单元存储一个字节(8个二进制位)。每个单元有一个地址编码。CPU根据地址访问主存。分RAM (DRAM(DDR SDRAM),SRAM)新指导P49和ROM(MASK ROM、PROM、EPROM、Flash ROM)

外存

软盘：磁性材料作为存储介质。磁道(同心圆轨道)、扇区(512字节)

存储容量=2×每个记录面上的磁道数×每个磁道上的扇区数×512(B)

硬盘硬盘存储器：由硬盘的盘片、硬盘驱动器及硬盘控制器组成。又称为温彻斯特硬盘。存储介质为涂有磁性材料的铝合金或玻璃圆盘

存储容量=磁头数×柱面数×每个磁道上的扇区数×512(B)

硬盘上数据的地址参数有三个：柱面号、扇区号和磁头号

读写硬盘数据的过程：寻道、定位、读写

硬盘接口：IDE接口、SCSI接口

移动存储器：采用半导体存储芯片Flash ROM作为存储介质

特点：体积小、重量轻、使用携带方便、可长期保存数据 (删)

接口：USB接口、IEEE-1394接口

USB：高速、串行接口;所有设备共享总线带宽;可通过USB接口由主机向外设提供电源(+5V，100—500mA删);在win98需要驱动，XP中不需要;支持即插即用;使用总线集线器，一个USB接口最多能连接127个外设;数据传输速率有

1.5MB/s(USB1.0，1.1)和60 MB/s(USB2.0)删

IEEE-1394(Fire Wire)接口：数字视频设备 100MB/s

光盘：CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD

CD-ROM：只读型光盘;存储二进制信息原理为压制凹坑，凹坑边缘为“1”，内外平坦部分为“0”;信息记录轨道是一条从里向外的螺旋形轨道;存储容量可达700MB;CD-ROM驱动器的主要性能指标为数据传输速率， 倍速

CD-R： 只写一次 删

CD-RW： 读写多次 删

DVD： DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW;容量：1.46GB—17GB

19. I/O设备：输入/输出设备、外设。

输入设备：A 键盘：分类(机械式、电容式);接口类型(PS/2接口、USB接口、无线

接口);常用控制键 新指导P54。 Ctrl+Alt+Del

B 鼠标器：一种能方便、准确定位屏幕位置的指示设备。中间滚轮的作用

鼠标器的分类：机械式、光机式、光电式

鼠标器的性能指标(分辨率dpi)：鼠标每移动一英寸距离可分辨的点的

数目。分辨率高，定位精度高。

鼠标接口：串行口、PS/2接口、USB接口、无线接口等。

C 扫描仪：将原稿(如照片、图片、书稿(OCR软件)等)输入计算机的一种输入图像设备。分手持式，平板式，胶片式

D 数码相机：一种图像输入设备。成像芯片(数码相机的核心)：CCD、CMOS

存储器：快擦除存储器(闪烁存储器、Flash ROM)。

输出设备：A显示器：一种图文输出设备。数字电信号转换为光信号后，将图形和文字显示出来。由显示控制器(显示卡)和监视器组成

B监视器：监视器分CRT和LCD，通过显示控制器连接到主板上

主要性能指标：显示屏尺寸，显示屏横向与纵向的比例，最大

显示分辨率，最大可显示颜色数目，刷新率等。 显示器中所有

颜色信息保存在显示存储器中VRAM

显示器的分辨率：整屏可显示像素的多少，用水平分辨率*垂

直分辨率表示。

C 打印机

(硬拷贝)

针式打印机：打印质量差，耗材成本便宜，在银行、商业等领域有着优势，可多层套打。

激光打印机：高质量、高速度、价格适中。

喷墨打印机：在彩色打印中有优势，关键是喷头。

性能指标：打印分辨率、打印速度、色彩数目、噪音、耗材、

幅面大小等

20. I/O操作：实现I/O设备与内存之间的数据传输，包括输入输出两个方面。

特点：其操作常与cpu操作并行进行;多个I/O设备能同时工作。

它与主机连接不同，有各自专用的控制器，独立控制I/O操作。

21. I/O控制器：I/O设备通过I/O控制器与主机连接。如声卡，网卡

22. I/O接口：主机箱上的各种插座和插头，I/O设备和I/O控制器之间的连接器。

按传输方式(串行和并行)：

a串行：鼠标，键盘，数码相机，USB2.0，移动盘

b并行：硬盘，光驱，软驱，打印机，扫描仪，显示器

按速率(低速和高速)

按能否连接多个设备(总线式和独占式);

按是否标准化(标准接口和专业接口)

23.I/O总线分类：(地址总线，数据总线，控制总线)

6.计算机组成原理课程综述 篇六

计算机组成原理

综述论文

题 目

计算机组成原理综述

系 部 计算机科学与技术系 专 业 网络工程 班 级 网工（2）班 学生姓名 邓传君 指导教师 张向东

2014 年 12 月 24 日

计算机组成原理课程综述 内容摘要：

计算机组成原理(COMPUTER ORGANIZATION)是依据计算机体系结构，在确定且分配了硬件子系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计 算机各部件的具体组成，以及它们之间的连接关系，实现机器指令级 的各种功能和特性，这点上说计算机组成原理是计算机体系结构的逻辑实现。

关键词：存储、指令、CPU、控制器、微命令

一、计算机组成原理课程综述

计算机组成原理是计算机应用和计算机软件专业以及其他相关专业必修的专业基础课，它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。教学实践证明，通过对该课程的学习，对于建立整机概念，研究各功能部件的相互连接与相互作用，进行各功能部件的逻辑设计，都有着重要的意义。组成原理是计算机类专业的一门主干必修课程，它以层次结构的观点来叙述计算机各主要功能部件及组成原理；以数据信息和控制信息的表示、处理为主线来组织教学。课程内容按横向方式组织，即不是自始至终介绍某一特定计算机的组成和工作原理，而是从一般原理出发，结合实例加以说明。

二、计算机组成原理内容和基本原理

下面是我对这门课程知识点的理解：

1.计算机有运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。

2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。3.指令和数据均用二进制数表示。

4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。

典型的冯·诺依曼机是以运算器为中心的，现代的计算机已转化为以存储器为中心：

1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。

2.存储器用来存放数据和程序。

3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。

4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式。5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式。从上面我们大概的了解了计算机的基本的组成和原理。下面来具体介绍下五大部件，不过在介绍五大部件前我们先介绍一下总线，它是连接五大部件的传输线。

1．随机存储器

存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。

1）静态存储单元（SRAM）

存储原理：由触发器存储数据

单元结构：六管NMOS或OS构成

优点：速度快、使用简单、不需刷新、静态功耗极低；常用作CACHE

缺点：元件数多、集成度低、运行功耗大

2）动态存储单元（DRAM）

存贮原理：利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理，需刷新（早期：三管基本单元；现在：单管基本单元）

刷新(再生)：为及时补充漏掉的电荷以避免存储的信息丢失，必须定时给栅极电容补充电荷的操作

刷新时间：定期进行刷新操作的时间。该时间必须小于栅极电容自然保持信息的时间（小于2MS）。

优点： 集成度远高于SRAM、功耗低，价格也低 缺点：因需刷新而使外围电路复杂；刷新也使存取速度较SRAM慢，所以在计算机中，DRAM常用于作主存储器。

2.存储容量的扩展

A.位扩展：增加存储字长。

B.字扩展：增加存储器的数量。

输入输出系统

1.I/O系统功能：为数据传输操作选择I/O设备，连接I/O设备与主机，完成数据交换

2.I/O系统组成

软件：可由系统软件（OS）或应用软件承担；输入输出过程控制：发送读写指令，检查设备状态等；用户界面。

硬件：I/O接口，主机与外设之间通信：速度匹配、同步、指令、状态、差错控制；数据缓存。

3.I/O与主机信息传送的控制方式

程序查询方式：由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。

程序中断方式：CPU在启动I/O设备后，不查询设备是否已准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求后才予以响应。DMA方式：主存与I/O设备之间有一条数据通路，主存与I/O设备交换信息时，无须调用中断服务程序。若出现DMA和CPU同时访问主存，CPU总是将总线占有权让给DMA，通常把DMA的这种占有称为窃取或挪用。

指令系统

指一台计算机中所有机器指令的集合，是表征计算机性能的重要因素。

1.寻址方式

A.立即寻址：操作数本身设在指令字内。

B.直接寻址：指令字中的形式地址就是操作数的真实地址。

C.隐含寻址：指令字中不明显地给出操作数的地址，其操作数的地址隐含在操作码或某个寄存器中。

D.间接寻址：指令字中的形式地址不直接指出操作数的地址，而是指出操作数有效地址所在的存储单元地址。

E.寄存器寻址：地址码字段直接指出寄存器编号，操作数在寄存器内。

F.寄存器间接寻址：寄存器中存放操作数所在主存单元地址。

G.基址寻址：操作数有效地址等于指令字中的形式地址和基址寄存器中的内容相加。

H.变址寻址：操作数有效地址等于指令字中的形式地址与变址寄存器的内容相加。

I.相对寻址：有效地址是将程序计数器的内容与指令字中的形式地址相加而成。

3.CPU

1.CPU基本功能

指令控制：程序的顺序控制，称为指令控制；控制器： PC、IR、ID

操作控制：管理并产生每条指令的操作控制信号，并把操作控制信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

时间控制：对各种操作实施时间上的定时，称为时间控制。数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算处理。

2．控制器的主要职能

（1）取指令（2）分析指令（3）执行指令

（4）控制程序和数据的输入与结果的输出（5）对异常情况和某些请求的处理

3．指令周期

指取出并执行一条指令的时间。由若干个CPU周期组成。CPU周期： 通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。一个CPU周期包含若干个时钟周期。

时钟周期：是CPU处理操作的最基本单位。

4．微命令 指控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令是构成控制信号序列的最小单位。

微操作 ：执行部件接受微命令后所进行的操作，是计算机硬件结构中最基本的操作。

微周期：从控存中读取一条微指令并执行相应的一步操作所需的时间。

微指令：由每个微周期的操作所需的控制命令构成一条微指令。微指令包含了若干微命令信息。

微程序;即一系列微指令的有序集合，可以控制实现一条机器指令。

5．控制方式

同步控制方式： 以部件中最长的操作时间作为统一的时间间隔标准，系统中各部件的微操作都由这个统一的时间间隔来同步。异步控制方式： 系统中没有统一的时间标准，各部件按本身的操作有各自自己的时钟信号，各个微操作的进行是采用应答方式进行的。联合控制方式： 部件内部采用同步控制方式，各部件之间采用异步方式。

三、实际应用

以通道方式 I/O 通道为例：

通道方式 I/O 通道是计算机系统中代替 CPU 管理控制外设的独立部件,是一 种能执行有限 I/O 指令集合——通道命令的 I/O 处理机。在通道控制方式下,一个主机可以连接几个通道.每个通道又可连接多台 I/O 设备,这些设备可具有不同速度,可以是不同种类.这种输入输出系统增强了主机与通道操作的并行能力以及各通道之间,同一通道的各设备之间的并行操作能力.同时也为用户提供了增减外围 设备的灵活性。

采用通道方式组织输入输出系统,多使用主机—通道—设备控制 器— I/0 设备四级连接方式.通道通过执行通道程序实施对 I/O 系统的统一管理和控制,因此,它是完成输入输出操作的主要部件.在 CPU 启动通道后,通道自动地去内存取出通道指令并执行指令。直到数据 交换过程结束向 CPU 发出中断请求,进行通道结束处理工作。

I/O 通道的种类: 根据多台设备共享通道的不同情况,可将通道分为三类:(1)字节多路通道(低速,分时)字节多路通道(MULTIPLEXOR CHANNEL)是一种简单的共享通道, 在时间分割的基础上,服务于多台低速和中速面向字符的外围设备。字节多路通道包括多个子通道,每个子通道服务于一个设备控制 器,可以独立地执行通直指令。每个子通道都需要有字符缓冲寄存器,I/O 请求标志/控制寄存器,主存地址寄存器和字节计数寄存器.而 所有子通道的控制部分是公共的,由所有子通道所共享。通常,每个通 道的有关指令和参量存放在主存固定单元中.当通道在逻辑上与某一 设备连通时,将这些指令和参量取出来,送入公共控制部分的寄存器中使用。字节多路通道要求每种设备分时占用一个很短的时间片,不同的设备在各自分得的时间片内与通道建立传输连接,实现数据的传送。

(2)选择通道(高速,独占)选择通道每次只能从所连接的设备中选择一台 I/O 设备的通道程 序,此刻该通道程序独占了整个通道。当它与主存交换完数据后,才能 转去执行另一个设备的通道程序,为另一台设备服务。因此,连接在选 择通道上的若干设备,只能依次使用通道与主存传送数据.数据传送 是以成组(数据块)方式进行,每次传送一个数据块,因此,传送速率很高。选择通道多适合于快速设备(磁盘),这些设备相邻字之间的传送 空闲时间极短。

(3)数组多路通道(综合)数组多路通道把字节多路通道和选择通道的特点结合起来.它有 多个子通道,既可以执行多路通道程序,像字节多路通道那样,所有子通道分时共享总通道；又可以用选择通道那样的方式传送数据.数组多路通道具有多路并行操作能力,又具有很高的数据传送速率,赢得了吞吐率的较大提高。它的缺点是增加了控制的复杂性。

四、心得体会

学习这门课程，首先接触的是关于计算机系统的概论，我们知道了计算机是由硬件和软件组成的，硬件又包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备等；同时软件也是计算机系统结构的重要组成部分。计算机系统是一个由硬件和软件组成的多层次结构，它通常由微程序级，一般程序级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级组成，每一级都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。随着学习的越来越深入，老师也教我们学习了运算方法和相关的运算器，对于这部分的学习，我感到很吃力，对于运算方面的事情很不在行的我来说，学习运算相关的知识是很艰难的，我可能会比其他的同学要多听好几遍才能理解的，好在老师很有耐心，一遍一遍的给我们讲解，直到我们弄明白为止。因此特别感谢张向东老师对我们的教导，虽然老师偶尔会有点凶，但我们都明白老师是为了我们好，为了让我们多学点知识，也特别感谢老师在带给我们知识的同时，也带给了我们很多的生活常识。

通过对这门课程的学习，让我更进一步地接触计算机，对它从内到外有了一定的初步了解。说实话，以前我对计算机的认识只是表面的那些东西，可现在不同了，它使我进一步地了解了计算机的各个组成部分及其工作原理，对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。对于这段时间的学习有成长的快乐，有丰收的喜悦，有不懂的遗憾，还有即将结束这门课程的不舍。这学期的学习真的给我太多的感受，这学期的学习让我一生都受用无穷。将成为我人生旅途中最宝贵的收获。

五、结语

在做完这次课程论文后，让我再次加深了对计算机的组成原理的理解，对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展，都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动，每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能，到现在的复杂操作，都是一点一滴发展起来的。这种层次化的让我体会到了，凡事要从小做起，无数的‘小’便成就了‘大’。在学习过程中也是碰到了很多问题，主要就和老师说的一样，课后没有看书，导致一些知识点没有掌握完全，概念问题有很多细节不懂。这些都要尽量弥补，才能让这门课的学习达到目的。

六、参考文献

7.浅谈计算机组成原理课程教改策略 篇七

随着社会智能化进一步的发展, 计算机及网络已经得到广泛的应用。作为计算机专业的主干课程之一, 计算机组成原理课程, 在教学过程中, 应从教学规律和培养目标角度出发, 选择更好地教材, 修订教学大纲、修改教学内容和实验实训内容、改进教学方法、制定科学的考核方法等方面着手考虑新的教改策略, 从而使学生更好地、更熟练地掌握计算机组成原理知识。

1.教学大纲的制定和教学内容的优化选择方面

教学计划、学科任务、学生知识水平及素质培养的目标要求通过教学大纲来规定。同时课程的性质、任务、教学目标、学时分配、教学内容以及教学措施与评价手段等内容也是通过教学大纲来明确。因此, 对教材的选用, 具体教学的实施以及对教学的评价的基本依据同样也是通过教学大纲来实现。所以, 从我校的具体情况, 根据多年的教学经验, 反复讨论与修改, 优化教学内容, 制定出符合我校实际情况的教学大纲。在具体教学过程中, 理论与实践并重;课时上要偏向实践教学。

2.教材建设方面以及教学方法改进方面

选用教材方面, 应根据教学改革的实际需要, 在注重能力培养为原则的同时, 从应用角度出发。在各个学科体系中交叉教学, 强调理论与实践相结合, 强调案例驱动教学, 加强实验、实训教学, 将目前社会上最新的、成熟的技术成果、方法等应用到教学过程中。在我校建立起基本符合实际情况的、较完善的课程体系以及教材体系。

计算机组成原理课程教学中要使用较多的结构图、电路图, 相对枯燥乏味、不形象, 如果采用传统的教学方法、手段, 会给人呆板, 机械的印象, 不利于新内容的补充和修改。所以必须引入新的教学手段, 如情景教学或多媒体教学手段等, 改变“满堂灌”的传统方法。在采用新的教学手段时, 特别是注意计算机仿真、样机演示教学手段示手段的应用。这样在丰富老师的教学手段同时, 又可以把教师丰富的教学经验和知识融入到多媒体教学课件中, 从而达到对课堂教学的信息量的提高。以学为主, 以教为主线。只有在完成理论教学中, 着重在实验、实训环节中加强教学, 以便提高教学质量, 并且还要注重对学生自学能力的培养。

3.实践教学方面和创新培养方面

随着我国高等教育迅速发展, 各高校招生人数逐渐增加。作为高校类型之一, 应用型高校教育主要培养的是应用型人才, 实际动手能力, 是注重培养的目标。不管这些院校的培养目标、教学体系、生源质量、教师水平、办学条件等方面有各种不同, 但其主要目标是培养在生产第一线工作的既有较强的工程意识, 又有一定的理论、实践能力的工程应用型高级人才, 毕业后能够从事具体的设计、管理的工作。

从上述培养目标出发, 应用型地方高校应能结合各省或地方特色以及各行业特点, 构建符合自己的特色教学体系, 使得培养出来的学生, 能更好地为地方经济或行业服务。

应用型高校与研究型高校相比, 存在着多方面的不足, 如生源素质相对较弱一些、教师整体水平相对低一些、办学条件相对比较落后, 针对上述现状与存在的问题, 我们应多从实践教学角度加强教学与训练, 使学生在学习过程中, 既能掌握较扎实的理论知识, 又能有科学的思维方式、较强的动手能力。也就是说既要会“动手”, 还要会“动脑”。为了使学生完全掌握计算机组成原理、能非常熟练地运用计算机组成原理实验系统的各类集成芯片的开发以及应用等, 学校在保证资金投入的同时, 我们可自行研制一些实验设备, 增加设计实验, 并对教师的教学能力加强培训、学习。主要从以下几方面着手:

一、在计算机组成原理实验系统的演示教学过程中进行强化;

二、在计算机组成原理实验系统的实验教学过程中进行强化;

三、在计算机组成原理实验系统的开发性训练方面进行强化;

为了让学生在整个教学过程中发挥主观能动性, 并展开想象能力, 我们可以通过计算机仿真实验以及实训, 这样就可将课本内容形象地记忆下来, 又可避免对教师传授的知识盲目的教授, 做到有的放矢。从而把学习变成一种有趣的创新活动, 从而激发学生的潜在的创新意识和创造力;变成了一种再发现人类以往积累知识的参与式活动;对现存知识进行重新组合传授给学生, 也就是创新思想传授这样可加强对学生的探索精神培养。

4.合理的考核方法的制定

考核方法有很多, 包括笔试、编程调试, 也包括随堂测试和小论文等形式。在教学过程中, 可采用上述的多种考核办法, 综合几种考核成绩来作为学生该课程的最终成绩, 不管采用什么考核办法, 目的只有一个, 那就是学生在轻松、自在的学习过程中既能打下较扎实的理论功底, 又有一定的动手实践能力。

结束语

课程改革后, 在讲授过程中, 仍然感到课程的内容多, 学时少;理论与实践训练的比例安排多少才合适呢?这是我们每个教师都值得思考的问题。在教学上要合理安排, 使学生在有限时间内学到更多的知识, 同时, 进一步完善教学设施, 尽量采用现代化的教学手段, 教学尽量利用多媒体和计算机模拟技术, 增加教学效果。课程的优化和课程的重构势在必行, 也是教学改革的必由之路, 要想达到预期的效果, 就要求教师在教学过程中进行积极的思考、探索、实践、总结和提高。

教学改革, 尽管我们做了一些事情, 达到了一些较好的效果, 但毕竟它是一项长期而系统的工程, 我们需要不断的探索精神, 在实践中不断地提高认识, 从教学条件的改善, 教师素质的提高, 以及对教学方法的改进过程中不断地完善, 从而提高该课程的教学效果。

摘要：本文根据计算机组成原理课程的特点, 从建立课程的体系结构、选择教学内容、对实践教学的具体强化等方面进行了一些理论研究和探索, 并进一步阐述了该课程的教改的新思路。

关键词：计算机组成原理,教学改革实践

参考文献

[1]教育部考试中心.教育学.上海:华东师范大学出版社, 2002.

[2]白中英.计算机组成原理.北京:科学出版社, 2007.

[3]俞克新.高等职业教育的理论探索与教改.北京:高等教育出版社, 1999.

8.计算机组成原理心得体会 篇八

关键词:计算机组成原理;课程改革;教学方法;多媒体教学;实验教学

中图分类号:TP317.4文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 03-0118-02

Teaching Reform and Practice on“Computer Organization Principles”

Cui Weifeng,Hu Ying

(Shangqiu Teachers College ,Computer Science Department ,Shangqin476000,China)

Abstract:According to the characters and position of the course “Principles of Computer Organization”,To reform some aspects such as organization of teaching content,teaching methods,teaching instruments,experiment teaching,to improved teaching level and teaching quality.

Keywords:Principles of Computer Organization; Course reforming;Teaching method;Multimedia teaching;Experiment teaching

《计算机组成原理》是计算机各类专业学生的核心基础课程之一,从课程的地位来说,它是《微机接口技术》和《计算机系统结构》等课程的前导课程,在整个专业的教学体系中起着承上启下的作用。它的主要教学任务是让学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理、掌握计算机系统的基本设计技术。但是由于这门课程具有内容多、难度大和更新快等特点,学生往往感到课程内容难学、难懂、概念抽象,教师在教学中使用传统的教学方法和教学手段很难实现教学目标。因此,在教学过程中教师应从以下几个方面对课程教学进行改革。

一、精心组织教学内容

教师在教学过程中要做到突出重点、突破难点。本课程的重点是计算机中的各个基本部件的设计思想、逻辑结构和工作原理,以及完整的计算机系统的基本组成原理。难点是如何以指令流和数据流为主线,将计算机的各个部件联系起来,建立整机的概念。如CPU如何从存储器中取出指令;控制器如何控制每一条指令的执行过程等。在教学过程中要围绕这些重点和难点来精心组织教学内容,设计教学的各个环节,通过运用多种教学方法、现代化的教学手段和工具以及有针对性的教学实验来实现重点的把握和难点的突破。

二、采用多种教学方法

为了使学生对所学知识有更好的理解,充分调动学生的学习兴趣,在实际教学中应灵活运用多种有效的教学方法。

使用类比教学法讲授课程中抽象的教学内容,可以让学生更容易理解。如讲解程序中断时,学生对中断处理过程不好理解,此时可以举例:假设两人正在下棋(程序中断中的主程序),忽然一人接到一个重要的电话(中断请求),这时棋局暂停(中断主程序,保存现场)、接通电话(处理中断服务子程序),等通话结束(中断服务子程序处理完毕),棋局继续进行(继续运行主程序)。这个例子形象地说明了中断处理的详细过程;讲解定点乘除法时,用熟悉的十进制进行类比;讲解偏移地址时,用学生在自己本班的学号进行类比。这样可以使抽象的概念和工作原理变得简单易懂,同时也提高了学生的学习兴趣。

在讲解动态存储器和静态存储器时,使用启发式教学法,首先引导学生对两种存储器的特点进行比较,找出不同之处,然后引发出它们在实际应用中应有哪些不同,这样逐层剖析,不仅可以提高学生的注意力,还能够提高学生分析问题和解决问题的能力。

另外在授课过程中向学生介绍本学科发展的新动向、新技术。如在讲解主存储器时增加目前常用的DDR2和DDR3内存的介绍;在讲解闪存时增加固态硬盘(SSD)的介绍;在讲解总线时增加现在的HyperTransport总线和PCI-Express总线的介绍。这样不但可以提高学生的学习兴趣,还弥补了教材和实际的脱节。

三、现代化教学手段和工具

由于本课程的内容覆盖面广、难度大、内容多,而且各部件的组成结构和控制电路都被封装在芯片中,工作过程都发生在芯片内部,讲解起来较为抽象。为了使学生更好地理解教学内容,提高教学效果,就要充分利用现代化的教学手段和工具。

(一)多媒体课件

多媒体课件可以加大课堂教学的信息量,而且其中的动画形式可以将抽象的工作原理和工作过程直观形象地表示出来。比如:在讲解指令的寻址方式时,用FLASH制作了各种常见寻址方式的执行过程,可以让学生直观地看到各种寻址方式寻址的过程,易于学生分析各种寻址方式的特点;在讲解CPU执行指令时,通过动画生动地反映了计算机指令被执行的详细过程,指令如何流动,数据如何获取,结果如何存放;其它如Cache替换算法和存储器工作原理等教学环节也可采用类似的教学手段。这样就能使学生直观地获得感性认识,加深学生对理论知识的理解和记忆。

(二)网络课程建设

利用校园网络搭建网络课程教学平台,通过网络教学平台,学生可以获得教学大纲、教学教案和讲义等资源,可以方便地提交作业和在线测试,还可以观看教学录像来实现自主学习。老师也可以通过学生在网络教学平台上反馈的信息,发现学生遇到的难点以及教学中的不足,及时对教学进度和教学方法进行调整,这样就能形成教师与学生的教学互动,提高课堂教学的效率。

四、实验教学的改进

实验教学是本课程的重要教学环节之一,通过实验能够使学生更加深入地理解计算机的结构和工作原理,从而提高学生对计算机系统进行分析和设计的能力。由于课本中讲解的是各种计算机通用的理论知识,而实验所用的实验箱则是一台具体的计算机,所以在实验前需要让学生清楚实验箱的结构和组成、每个部件的连接情况和部件使用的芯片类型、芯片的针脚结构等等,这样学生才能更深入地理解实验。同时实验室每周都定时向学生开放,除了可以进行验证性实验,还可以进行将所学知识综合运用的设计性实验。通过以上对实验教学的改进,不仅提高了学生的学习兴趣,而且提高了学生的创造和动手能力。

五、结语

我校近年来根据《计算机组成原理》课程的特点以及在教学过程中所遇到的难点,从教学内容的组织、教学方法、教学手段和实验教学等几个方面进行教学改革,提高了课程的教学水平和教学质量,取得了较好的教学效果。随着计算机技术的不断发展,《计算机组成原理》的教学仍然还有很多工作需要去研究和实践,只有不断探索、不断总结才能有效地提高教学质量。

参考文献:

[1]白中英.计算机组成原理[M].北京:科学出版社,2008

[2]唐朔飞.计算机组成原理[M].北京:高等教育出版社,1999

[3]万萍.浅谈启发式教育的内涵与教学优势[J].社科纵横(新理论版).2008,(1)

[4]向琳,张展等.“计算机组成原理”实践教学探讨[J].计算机教育,2008,(20)

作者简介

9._计算机组成原理实验2 篇九

实验题目：

进位、移位控制实验

实验目的：

(1)了解带进位控制的运算器的组成结构；(2)验证带进位控制的运算器的功能。(3)了解移位发生器74LS299的功能；(4)验证移位控制电路的组合功能。实验主要步骤：

一、进位

(1)按图1.2-2连接实验电路并检查无误。(2)打开电源开关。

(3)用输入开关向暂存器DR1和DR2置数，方法同前。

(4)关闭数据输入三态门(SW-B=1)，打开ALU输出三态门(ALU-B=0)，并使LDDR1=0、LDDR2=0，关闭寄存器打入控制门。

(5)对进位标志清零。实验板上“SWITCH UNIT”单元中的CLR开关为标志CY、ZI的清零开关，它为零状态时是清零状态，所以将此开关做1→0→1操作，即可使标志位清零。

注意：进位标志指示灯CY亮时表示进位标志为“0”，无进位；标志指示灯CY灭时表示进位为“1”，有进位。

图1.2-1 带进位运算器通路图

图1.2-2 带进位运算实验接线图

(6)验证带进位运算及进位锁存功能。使Cn=1，AR=0，进行带进位算术运算。例如，做加法运算，使ALU-B=0，S3、S2、S1、S0、M的状态为1、0、0、1、0，此时数据总线上显示的数据为DR1加DR2加当前进位标志的和，但这时的进位状态位还没有打入进位锁存器中，(它是要靠T4节拍来打入的。)这个结果是否有进位产生，则要按动微动开关KK2，若进位标志灯亮，则无进位，反之则有进位。因为做加法运算时数据总线一直显示的数据为DR1+DR2+CY，所以当有进位输入到进位锁存器时，总线显示的数据将为加上当前进位锁存器中锁存的进位的结果。

二、移位

(1)按图1.3-2连接实验电路并检查无误。(2)打开电源开关。(3)向移位寄存器置数。

①拨动输入开关,形成二进制数01101011(或其它数值)。

②使SWITCH UNIT单元中的开关SW-B=0，打开数据输入三态门。③使S0=

1、S1=1，并按动微动开关KK2，则将二进制数01101011置入了移位寄存器。

④使SW-B=1，关闭数据输入三态门。(4)移位运算操作。

①参照表1.3-1中的内容，先将S1、S0置为0、0，检查移位寄存器单元装入的数是否正确，然后通过改变S0、S1、M、299-B的状态，并按动微动开关KK2，观察移位结果。

②根据移位控制电路功能表1.3-1中的内容，分析移位运算的结果是否正确。

图1.3-2 移位运算实验接线图

实验结果： 一．进位

向DR1中置入80H 向DR2中置入 80H CY初始位置为亮 0 加法完成后 CY为灭总线显示01H 二．移位

输入00011000 移位后 00110000 心得体会：

10.计算机组成原理教学设计专题 篇十

一、该课程应讲授的内容体系

1．基本描述

【课程中文名称】：计算机组成原理

【课程英文名称】：PRINCIPLES OF COMPUTER ORGANIZATION 【总学时】 ：68 【讲课学时】 ：52 【实验学时】 ：16 【授课对象】 ：计算机科学与技术专业、信息安全专业、生物信息技术专业

【先修课程】 ：数字电路设计 2．教学定位

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要技术基础课，在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习计算机体系结构、计算机网络、计算机容错技术、计算机并行处理、计算机分布式处理技术等课程打好基础。

3．知识点与学时分配

（1）第一章计算机系统概论（2.5学时）

计算机软硬件概念、计算机系统的层次结构、计算机的基本组成、冯•诺依曼计算机的特点、计算机的硬件框图及工作过程、计算机硬件的主要技术指标和本书结构及学习指南。

（2）第二章计算机的发展及应用（0.5学时）

计算机的产生、发展及在各个不同领域的应用。

（3）第三章系统总线（3学时）

总线的基本概念、总线的分类、总线特性及性能指标、总线结构和总线的判优控制及通信控制。（4）第四章存储器（10学时）

存储器分类和存储器的层次结构；主存储器（包括半导体存储芯片简介、静态随机存取存储器和动态随机存取存储器、只读存储器、存储器与CPU的连接、存储器的校验、提高访存速度的措施）；高速缓冲存储器（包括Cache的基本结构及工作原理、Cache--主存地址映像、替换算法）；辅助存储器（包括辅助存储器的特点及主要技术指标、磁记录原理和记录方式、磁盘存储器的结构、光盘存储器的存取原理）。

（5）第五章输入输出系统（8学时）

输入输出系统的发展概况及组成、I/O与主机的编址方式、传送方式、联络方式以及设备寻址；外部设备分类及简介、I/O接口的功能及基本组成；程序查询方式的工作原理及程序查询接口电路；程序中断方式的工作原理及程序中断接口电路、中断服务流程；DMA方式的特点、DMA接口电路的功能、组成、类型及DMA 的工作过程。

（6）第六章计算机的运算方法（12学时）

计算机中有符号数（原码、补码、反码、移码）和无符号数的表示；计算机中数的定点表示和浮点表示；定点运算（算术移位和逻辑移位、补码加减、原码补码乘法、原码补码除法）及相应的硬件配置；浮点四则运算和算术逻辑单元及进位链。

（7）第七章指令系统（4学时）

机器指令的一般格式、操作数类型和操作类型、指令的地址格式和寻址方式、指令格式举例和RISC技术。

（8）第八章 CPU的结构和功能（4学时）

CPU的功能及结构框图、指令周期、指令流水和中断系统（包括引起中断的各种因素，中断系统所需解决的共性问题，如中断请求标记、中断判优、中断响应、中断服务、中断返回、多重中断等）。

（9）第九章控制单元（4学时）

微操作命令的分析（按取指周期、间址周期、执行周期和中断周期分析不同指令的微操作命令）、控制单元的外特性、多级时序系统、控制方式和控制信号实例分析。

（10）第十章控制单元的设计（4学时）

组合逻辑设计（包括组合逻辑控制单元框图、微操作节拍安排、组合逻辑设计举例）；微程序设计（包括微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微指令地址的形成方式、微指令格式、微程序设计举例）。

二、教材选择 本课程教材选用唐朔飞编著《计算机组成原理》（高等教育出版社，2000年7月第一版）。该教材是国家教育部提出的“面向21世纪计算机类专业教学内容和课程体系改革”课题的研究成果，是教育部高等学校计算机科学教学指导委员会统一组织编写的计算机科学与技术专业“九五”规划课程系列教材之一。

该教材根本上扭转了从二进制数制码制开始，接着按运算器、存储器、控制器、输入输出系统的顺序，逐一讲述计算机中各部件的传统写法，致使学生往往学了半个学期，仍不知其所以然，直到最后才将全部的内容连贯起来。这种自底向上的讲述方法，不易激发学生主动探求知识，也不利于“以学生为主”的教学方式。

本教材定位在原理和性能分析上。首先把学生领到计算机整体框架的制高点上，然后带领学生自顶向下，由表及里，层层细化，一步一步进入到计算机的内核，更有利于学生对计算机工作原理的理解。在深化过程中，每走一步会出现一系列悬念，每一个悬念又都启发学生主动从下一篇章寻求答案。因此在大框架的指导下，在深入细化的过程中，学生自觉的加深了对计算机的理解。在此过程中，由于突出了启发式教育，学生经过主动探求，使知识掌握得更加牢固。

2000年至今，全国开始采用此教材，实践证明了该教材确实达到了编写的设想，激发了学生主动探索的积极性，引导了学生层层深化的目的。此教材2002年获全国普通高校优秀教材二等奖，至今已印刷１２次，共１５００００册。

本课程主要参考教材为教育部高等教育司推荐的国外优秀信息科学与技术系列教学用书 William Stallings, Computer Organization and Architecture Designing for Performance(Fifth Edition), 2001.8影印版。

三、课程讲授

1．重点与难点

（1）第一章计算机系统概论

重点：本章重点突出计算机组成的概貌和框架，如下图所示。

由此使学生简洁明了地了解计算机内部的工作过程实际上是指令流和数据流在此框架内由I/O→存储器→CPU→存储器→I/O的过程，是通过逐条取指令、分析指令和执行指令来运行程序的。同时要让学生了解到当今计算机尽管发展到千变万化的程度，但其最根本的组成原理还是基于冯•诺依曼的结构。

难点：本章概念、名词较多，这些只是为进一步深化学习打下基础，因此严格讲本章没什么难点，只要建立计算机组成的框架即可。对指令和数据都以0或1代码存于存储器中，计算机如何区分它们这一问题，应特别注意重点理解。

（2）第二章计算机的发展和应用

重点：使学生了解到从1946年ENIAC诞生到二十世纪五、六十年代，由于构成计算机的元器件发展变化（由电子管→晶体管→集成电路），使计算机的性能有了很大提高，每隔6至7年，计算机便更新换代一次，运算速度约提高一个数量级。而到了二十世纪七十年代，自从Intel公司生产了第一个微处理器芯片后，随着集成度成倍的提高，以每隔18个月芯片上的晶体管数就翻一番的速度使计算机得到极为广泛的应用，以至整个社会从制造时代进入到信息时代，出现了知识大爆炸，从而要激发学生学习本课程的积极性和主动性。

（3）第三章系统总线

重点：要求学生了解随着计算机的发展，应用领域的不断扩大，I/O设备的种类和数量也越来越多。为了更好地解决I/O设备与主机之间连接的灵活性，计算机的结构从分散连接发展成总线连接。由于各个子系统都通过总线交换信息，这就产生了总线的瓶颈问题，影响了计算机的速度。为了克服总线瓶颈又产生了多总线结构，进一步为了设计简化，便于维护，有利于批量生产，又提出了各种总线标准。特别是为了解决众多部件争用总线，必须对总线进行判优控制和通信控制。

难点：为了解决总线上各模块争夺总线的使用权，解决通信双方如何获知传输开始和结束，以及通信双方如何协调配合，总线的通信控制是至关重要的。

（4）第四章存储器

重点：存储器如同人的大脑具有记忆功能一样，是计算机组成的一个重要部件，它直接影响到计算机存储信息的容量和计算机的运行速度。围绕着计算机速度的提高，容量的扩大，促使存储器从基本组成元件到整体结构都在不断的发展和完善。

当今计算机大多以半导体存储器作为主存储器，以硬盘或光盘作为辅助存储器。为了更好解决存储器的速度、容量和价格/位之间的矛盾，采用Cache-主存和主存-辅存的存储器结构，使存储器的总体性能得到很大的提高。学生必须掌握各类存储器的工作原理，以及各类存储器在存储器的存储层次结构中各自起的作用。

难点：要求学生运用以前学过的电路知识和本章所学的半导体存储芯片，设计存储器和CPU的连接电路。注意要合理选用芯片，以及CPU和存储器芯片之间的地址线、数据线和控制线的连接，特别是存储芯片片选逻辑的确定。

本章另一个难点是掌握不同的Cache-主存地址映象直接影响主存地址字段的分配及替换策略和命中率。

（5）第五章输入输出系统

重点：输入输出系统是人机对话和人机交互的纽带和桥梁。由于输入输出设备工作速度与计算机主机的工作速度极不匹配，为此，既要考虑到输入输出设备工作的准确可靠，又要充分挖掘主机的工作效率，因此要求学生掌握主机与I/O交换的三种控制方式，即程序查询、程序中断和DMA，以及它们各自所需的硬件及软件支持。

难点：要对处理中断的各类软、硬件技术运用自如；要认清周期窃取的含义；要分清CPU响应中断和允许周期挪用的时间。

（6）第六章计算机的运算方法

重点：要使学生认识到计算机内部的各种运算与人们习惯的运算是不同的，不仅运算方法有差异，就是数的表示也不同。要求学生掌握计算机中有符号数、无符号数、定点数和浮点数的各种表示，以及移位、定点补码加减运算、定点原码一位乘和两位乘及补码Booth算法、定点原码和补码加减交替除法，以及浮点补码加减运算。了解不同的运算方法对运算器结构的影响，以及提高运算速度采取的各种措施，包括快速进位链的设计方法。

难点：溢出判断是各种运算方法的一个难点，而定点运算和浮点运算判断溢出的方法是不同的。对于浮点运算，应特别注意区分浮点数和用补码表示的浮点规格化形式这两个概念，前者指的是真值，后者指的是机器数，由于补码规格化数的特殊约定，两者表示的数的范围是不同的。

本章的另一个难点是掌握原码和补码运算的最根本的区别在于对符号位的处理。原码乘除法结果的符号均和数值部分的运算分开进行，而补码乘除法结果的符号是在数值部分的运算过程中自动形成的。值得注意的是机器内只设加法器，故全部减法运算实质是通过加法操作实现的，这就有一个对减数求“补”的问题。原码除法中减去除数的绝对值，一律用加上除数绝对值的补码实现。应特别注意[-x]补和[-x*]补的区别，其中x*是真值x的绝对值。

本章的第三个难点是，若浮点数的阶码采用移码运算时，其运算规则和溢出判断规则与补码运算是不同的。

（7）第七章指令系统

重点：要求学生了解机器的指令系统决定了一台计算机的功能，而一旦计算机的指令系统确定以后，计算机的硬件必须给予支持。指令系统主要体现在它的操作类型、数据类型、地址格式和寻址方法等方面。要求学生掌握不同的寻址方式对操作数寻址范围以及对编程的影响，掌握不同的寻址方式所要求的硬件和信息的加工过程。还应了解RISC的主要特点及其与CISC的区别。

难点：要求掌握设计指令格式的方法，学会根据指令系统的要求，确定指令字中各字段的位数及其含义。特别是在实际机器中，指令字长不一定等于存储字长，因此应格外注意各种寻址方法和地址格式的运用。

（8）第八章 CPU的结构和功能

重点：要认识到机器的核心是CPU，通过对CPU的功能和内部结构的了解，掌握机器完成一条指令的全过程是在CPU的统一指挥下进行的，而且CPU在不同的工作周期内访存的性质是不同的。此外还应掌握中断技术在提高整机效能方面所起的作用，以及为了进一步提高数据的处理能力，开发系统的并行性，在现代计算机中大量采用流水技术。

难点：中断技术在现代计算机中起着重要作用。为了更好地吃透这一内容，建议结合第五章学习，便于建立整机概念。

（9）第九章 控制单元的功能

重点：理解控制单元为完成不同指令所发出的各种操作命令，以及指令周期、机器周期、时钟周期与操作命令的关系。

难点：CPU的控制方式，微操作命令的分析及多级时序系统。

（10）第十章 控制单元的设计

重点：要求初步掌握控制单元的两种设计方法，从而进一步理解组合逻辑控制器和微程序控制器在设计思想、硬件组成及其工作原理方面的不同。结合时序系统的概念，学会按不同指令要求，写出其相应的微操作命令及节拍安排。

难点：微程序控制是一种更规范的控制方法，学会如何确定微指令格式，编出微指令的码点是本章的难点。

2．讲授中应注意的方法等问题

本课程要求学生树立计算机的整机工作原理，及对计算机各子系统的功能及设计或选取方法有初步的认识和掌握，因此讲好本课程要做到：

 教师本身必须对本课程的基本内容非常熟悉，并能融会贯通，也即要求本身基础非常扎实。 讲授本课程必须从宏观到微观，必须自上而下地给学生讲述计算机的整机概貌，让学生首先摆脱“电脑”神秘化的枷锁，用通俗易懂的方法，使学生学会用辩证唯物主义的思维方法去认识、了解并掌握计算机的组成及其工作原理。

 在宏观认识整机概貌的基础上，带领学生逐级剖析计算机的基本组成，如系统总线、存储器、输入输出系统、中央处理器等等。而在逐级剖析过程中，既要使学生时刻不忘整机工作的需要，又要对各级子系统进行深入的了解，使之从微观角度来认识实现计算机的自动工作，各子系统必须如何组成。最后通过第四篇控制单元的学习，引导学生真正了解计算机的有条不紊、自动协调工作都是在人们事先设计好的硬件基础上完成的，并可将这些看作是组成更高级计算机的“元素”或是“细胞”，这样，才能使学生更牢固地树立唯物主义的观念去从事计算机的开拓研究工作。

 为了加大课堂上的信息量，突出教材的重点和难点，更形象的理解各种电路中信息的流动过程和工作原理以及设计思路，课堂教学上采用多媒体教学手段。在课件制作上注重动画显示，按讲课进度控制播放速度，引导学生主动思考，由表及里，层层深入。

 为了加深学生对各部分的理解和掌握，在讲授过程中，应该配置一定数量的实验和作业习题。

四、作业安排

1．指导思想

要求学生理解计算机组成的工作原理，掌握计算机的基本运算方法及基本电路的设计方法。为此，必须用适量的作业、习题，启发学生独立思考以及熟练掌握一些基础知识和基本技能。

2．作业安排

本教材每一章都附有大量的习题，根据教学进度和学时，合理选择书上习题，以达到进一步加深理解课堂讲授的内容。每一章讲授结束，收一次作业，给出成绩，并作一次集体答疑，讲解作业中的共性问题。作业成绩记入总成绩内。没有作业成绩者不得参加考试。

五、实验环节

为了加强实践环节，强调对学生个性化的培养，要求每个学生实验前必须预习，最终实验成绩按预习情况、具体操作及实验报告综合评定，实验成绩记入总成绩内。

六、考题设计

考题设计的指导思想是注重能力的考核，而不是记忆的考核。本课程考题内容应包括：基本概念，要求叙述准确；运算方法，要求掌握几种常用的方法；基本电路设计，要求掌握设计思想和设计方法；综合能力，由此衡量各类不同学生对课程的理解和掌握程度。

考试题大致可分为四种类型，重点考察学生对基本概念、基本方法、基本技术的掌握和综合应用能力。

1．概念型

此类题重点考察学生对基本概念的掌握程度，强调对概念的准确理解而不是死记硬背。此类题的基本形式可以是选择、填空、名词解释、简答。2．计算型

此类题通过计算考核学生对所学知识的理解。例如对机器数，各种运算方法，海明码的组成和纠错，磁盘存储器的容量，机器的平均指令执行速度等知识的理解。此类题的形式可以是选择、填空、计算、问答。

3．设计型

此类题用于考察学生灵活运用所讲授的基本方法和对所学知识的理解深度。例如对存储器与CPU的连接、Cache-主存的组织方式、对应不同运算方法的运算器结构框图、机器指令格式的设计、微指令格式的设计等。此类题的形式可以是画图、问答。

4．综合型

此类题考察学生对计算机整机概念的理解，对各子系统在整机中的地位和作用以及相互之间的联系，体现学生对所学知识、思维方法、设计方法的综合运用能力。例如CPU和存储器、CPU和I/O系统之间的联系；CPU如何控制程序的运行；指令系统对机器硬件配置的影响；为了提高整机的速度，各个子系统分别可采用哪些措施等等。此类题的形式可以是画图、问答。

七．成绩评定

11.计算机组成原理心得体会 篇十一

关键词：实验模拟；计算机组成；面向对象

中图分类号：G642　文献标识码：A　文章编号：1673-8454(2012)03-0069-03

一、引言

“计算机组成原理”课程是计算机专业的一门核心专业必修课。该门课程的理论性、工程性、实践性都很强。因此，在搞好课堂教学的同时，必须对实验教学环节给予足够的重视。把实验教学看作是提高学生动手能力和实施素质教育的一个途径。目前，我校采用的是西安唐都科教仪器公司的TDN-CM+实验箱，在实验开展过程中，由于实验的理论知识综合、电路复杂、元器件多、连线密度高、操作步骤逻辑性强、调试困难等原因，都会造成获得预期实验结果的周期长或实验结果的失败，从而影响课堂时间内实验得出的效果，同时也影响了学生动手操作实验的积极性。

综上所述。本研究提出了面向对象的计算机组成原理实验的软件模拟，以面向对象的思想，借助于图形，图像和模拟技术，在计算机上实现计算机组成原理实验的基础实验环境、操作对象、操作过程，达到减少实验结果周期、降低实验操作过程出错率的研究目标。

二、系统模拟总体设计思想

计算机组成原理实验软件模拟系统主要包含输入模块、控制模块(实验处理模块)、输出模块，其中输入、输出模块是直观的显示模块，控制模块是由一个或若干个功能芯片组成的一个功能模块。因此，以面向对象的思想，可以将每个功能芯片设计成一个Public功能函数，然后在软件模型中直接调用一个或多个芯片的功能函数实现特定的控制模块功能。输入、输出模块相对简单，计算机组成原理实验输入、输出一般都以4～8位的二进制方式给出，为了更好地让学生理解二进制在计算机系统中的运算规则，设计采用以一个8位数组表示8位二进制的方法，通过算法来实现若干位二进制的逻辑运算与算术运算。模型模拟采用面向对象开发工具Delphi来实现。

三、建模过程

1.实验原理

计算机组成原理实验分为验证性实验与设计性实验，本研究为了更加具体地达到建模的效果，以计算机组成原理实验中的算术逻辑运算验证性实验为初步建模对象。

算术逻辑运算实验数据通路图如图1所示，主要包含两个74LS181芯片、两个74LS273芯片、一个74LS245芯片，74LS181芯片为8位字长的运算器，74LS273芯片为8位字长的数据暂存器，7413245芯片是一个三态门，用来控制总线上的数据输出。

算术逻辑运算实验的实验过程是通过输入开关形成2个8位二进制数分别置入DR1(74LS273芯片1)，DR2(74LS273芯片2)，然后通过改变运算器的控制位，观察运算器输出在总线的结果。

2.输入输出模块的模拟

算术逻辑运算实验的输入输出都通过8个发光二极管来显示，灯灭为1，灯亮为0，因此，可以从二极管位置定位与二极管显示状态控制，这两个方面来实现输入输出的模拟功能，二极管位置定位在Delphi开发平台中可以由数学函数Sqr函数来实现，二极管显示状态可以通过图像笔刷函数ImageDrawRound与ImageClearRound来实现。

第一步，通过图形设计工具PhotoShop设计8个二极管显示灯图片，如图2所示。在程序窗口中，通过Image控件来布置8个二极管图片，用坐标来定位某个二极管所在位置。在输入模块中，假设鼠标点击在窗口中的坐标为(X，Y)，一个圆形二极管的图片半径为Z，那么可以根据第N个二极管坐标范围Sqr(X-N*z)+Sqr(Y-z)<=Sqr(z)来判断当前鼠标点击选中的是D7到DO当中的哪个二极管显示灯，通过鼠标动作事件转换当前二极管显示状态。显示灯区域坐标得到准确定位，就可以用Im-ageDrawRound函数与ImageClearRound函数控制显示灯的亮、灭状态，具体算法如程序代码清单1所示。

代码清单1：

if Sqr(X-Z)+Sqr(Y-Z)<=Sqr(Z)then ∥以第一个二极管举例

begin

if InputDR1[1]=1 then ∥二极管初始显示状态为灭时

begin ∥鼠标单击第一个二极管时，改变二极管显示为灯亮

InputDR1[1]：=0；

Image2DrawRound(0，0，25，25，clred)；

end

else if InputDR1[1]=0 then ∥二极管初始显示状态为亮时

begin ∥鼠标单击第一个二极管时，改变二极管显示为灯灭

InputDR1[1]：=1；

Image2ClearRound(0，O，25，25)；

end

end

同理，可设计输出模块中的显示灯模拟、控制模块中的控制灯模拟。在代码清单1中举例的是第一个二极管的输入显示控制，InputDR1表示一个数组，实现存储器DR1的存储功能，用来存放输入的第一个8位二进制数。

3.控制与运算模块的模拟

在算术逻辑运算实验中，分别由74LS181的控制位S3、S2、S1、S0、M、Cn来控制74LS181运算器的运算方式。控制位S3、S2、S1、S0、M、Cn也是一组二极管显示灯。可以用3.2输入输出模块模拟的设计思路实现。74LS181运算器的运算方式分为无进位算术运算、有进位算术运算、逻辑运算，分别通过6个控制位控制，参见表1所示，因此需要多个条件算法设计74LS181运算器芯片的功能。

74LS181逻辑功能总共有16种逻辑功能。因篇幅限制表1只列出一部分的功能。通过表1分析可知，A与B代表的是图2中InputDevice模块输入的2组8位二进制数，F是运算器的结果，在6个控制位的控制下，出现不同的运算规则。因此设计一个74LS181芯片的功能函数包含具有16种逻辑功能子过程，在软件模拟模型中得到TDN-CM+实验箱正确操作得到结果相一致，那就说明74LS181芯片软件模拟是可行的。

详细分析表1的运算规则。每组运算都是以下几个运算的组合：非运算、与运算、或运算、异或运算，根据它们的运算规则，可以设计如表2所示的程序算法达到对应运算的功能。

基于表2，结合表1，就可以根据控制位S3、S2、S1、SO、Cn、M的控制条件，设计出相对应的算术运算与逻辑运算的运算组合，然后把最终结果存储在一个输出数组中，最后通过3.2小节输入输出模块模拟的设计思路，把运算结果显示在总线上的8个二极管显示灯中，达到TDN-CM+实验箱的同等显示效果。

四、研究总结

本文通过计算机组成原理算术与逻辑运算实验的原理分析，以面向对象的思路，用图形/图像的可视方法进行了系统模拟。软件模拟模型在计算机组成原理课堂实验中辅助TDN-CM+实验箱操作实验起到了很好的作用，并且验证实验效果准确高效。在今后的研究中，以模拟具体实验为步骤，逐步完善整个TDN-CM+实验箱的模拟功能。

参考文献：

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[6]梁水，赛奎春.Delphi开发典型模块大全[M].北京：人民邮电出版社，2009.

12.计算机组成原理心得体会 篇十二

《计算机组成原理》是计算机相关专业的一门核心课程,在专业课程体系之中起着基础性和承前启后的作用。学好该课程对于提高学生的理论认识水平和实践能力将起到极为重要的作用,因此该课程的教学目标是使学生掌握计算机以及各功能部件的工作原理,掌握相关设计方法和逻辑实现,熟悉各功能部件连成整机的方法、建立起整机工作的概念,为学生未来进行计算机系统的分析、开发、使用和设计工作打下基础。

1 课程特点

《计算机组成原理》课程的重要性已经得到广泛认识。但怎样才能取得良好的教学效果,这一问题是每一个任课教师不得不面对的问题。要想破解该问题,必须首先全面把握该课程的特点。经过长时间的研究与教学实践,笔者认为,该课程主要包含以下特点:

1.1 基础性

众所周知,《计算机组成原理》是计算机专业发展的根基。目前,虽然其教学定位已经非常明确,但是如何体现专业的差异和学生的差异,使之成为不同专业和不同层次的学生的真正基础,实际上是很难把握分寸的。

1.2 抽象性

《计算机组成原理》课程主要介绍的是计算机硬件的结构和原理。这些硬件设备都是具体的、客观的,是看得见的、摸得着的,是学生在该课之前都比较熟悉的。但是,由于该课程将深入到采用超大规模集成电路技术的中央处理器、内存、接口等设备的内部之中,讲解它们的工作原理、设计方法和逻辑实现,因此该课程表面上形象,实际上非常抽象,对每一个学生来说,学习是一种挑战。

1.3 动态理论性

《计算机组成原理》的教学围绕冯·诺依曼计算机五大功能部件的工作原理而展开,课程理论性较强。为了方便学生理解,教学内容可能几十年保持不变。但是,因为硬件设计思想和制造技术都在不断地发展,因此计算机组成原理是一种动态理论,对每一个任课教师来说,教学是一种挑战,必须在新旧技术之中寻求平衡。

1.4 模块化

《计算机组成原理》的教学要求突出硬件产品的观念,无论哪一种硬件部件,都是一个独立的模块。其教学不但要讲清楚模块内部的组成、还要讲清楚模块之间的连接,最终体现整机的观念。

1.5 关联性

《计算机组成原理》与诸如《C语言程序设计》之类的课程具有很大的区别。《C语言程序设计》之类的课程实际上工具性质很强,具有单一性。而《计算机组成原理》既涉及硬件层面,也涉及软件层面。硬件层面需要揭示逻辑部件和物理电路、芯片、板卡、系统之间的关系,软件层面需要揭示用户程序、操作系统、驱动程序、指令之间的关系。软件层最终通过硬件层和协同工作得以实现,因此关联性非常强。只有厘清这种关联性之后,才谈得上真正理解了计算机的组成原理。

1.6 层次性

计算机系统的层次结构模型如图1所示。其中,微程序级和逻辑部件属于硬件部分,传统机器级可以看作硬、软件之间的界面,其他都属于软件部分。从下层向上层发展,反映了计算机系统逐级生成的过程,而从下层往上观察,则有助于了解应用计算机求解问题的过程。因此,《计算机组成原理》的教学必须体现这种层次性。

2 改进教学的思路

在全面分析《计算机组成原理》课程的特点之后,需要采取有效的对策以改进我们的教学。经过长期的探索和实践,笔者认为应该根据以下思路来改善教学。

2.1 以模型机为切入点,展开教学过程

经过近70年的发展,对于现代计算机来说,无论其物理部件的内部,还是物理部件之间的组成结构都变得非常复杂。《计算机组成原理》课程的模块化、关联性、动态理论性等特点,决定了在实际教学中无法以某一种实体计算机为蓝本而展开教学。因此,只能以16位的模型机为切入点,展开教学内容,展示计算机组成的基本原理和设计方法。

2.2 教学模式以课堂理论教学为主,上机实验为辅

教学模式(1)是依据教学思想和教学规律而形成的在教学过程中必须遵循的比较稳固的教学程序及其方法的策略体系,包括教学过程中诸要素的组合方式、教学程序及其相应的策略。计算机组成原理是一门基础理论课,其教学模式必须以课堂理论教学为主,上机实验为辅。理论教学必须把握好教学进度、教学重点、教学内容的广度和深度等。上机实验是一种验证性的实验,通过实验来验证教学内容,以便学生理解,进而掌握计算机组成原理的精髓。实验既可使用传统的实验箱,也可以使用模拟软件进行。

2.3 教学方法必须坚持因材施教和循序渐进

《计算机组成原理》的基础性、抽象性和动态理论性决定了在实际上教学中必须坚持因材施教和循序渐进的原则。其中,因材施教要体现不同层次、不同专业学生的差异。即使是同一个教学内容,其广度和深度也必须体现这两种的差异。例如,就定点数的四则运算而言,分为原码和补码的加、减、乘、除运算,其中乘法还演变出了两位乘法运算,针对一本、二本、三本和专科生来说,相关内容需要合理的取舍,不能一概而论。再例如,就动态存储器而言,分为存储单元逻辑电路读写和保持原理、存储芯片的结构和时序控制、动态刷新、主存储系统的组织和设计等,因此必须针对不同的专业对相关内容进行必要的取舍,对于偏技术的专业方向(如网络工程、软件工程)的学生来说可深入掌握到主存系统的设计与实现,对于其它偏应用的专业方向的学生来说,不必如此深入。循序渐进要求体现按照一定的步骤逐渐深入教学内容。《计算机组成原理》的模块化特点只是简单地对教学内容进行分块,各模块的教学次序可参考工程化的思想逐步展开。例如,针对运算器来说,根据工程化的思想应该首先解决两个一位二进制数的加法运算问题,然后解决两个多位二进制数的加法运算问题,之后再解决ALU芯片的封装和设计问题,最后解决CPU的架构设计问题,因此其教学步骤如图2所示:

2.4 跟踪新技术发展,把新技术融入到教学内容之中

《计算机组成原理》动态理论性决定了在实际教学中不能仅仅讲解模型机的工作原理,否则理论严重背离实际,给学生一种教学内容过于陈旧的感觉,进而使学生丧失学习兴趣。为此,必须跟踪新技术发展,把新技术融入到教学内容之中,在新旧技术之中寻求平衡。例如,针对存储器而言,其教学内容设计一方面要循序渐进,另一方要突出当前主流的诸如DDR2、DDR3等新技术,因此,其教学步骤如图3所示:

2.5 加强专业发展指导和就业指导,强调“一要入门、二要入行”的观点

目前,IT行业越分越细,包括软件行业、硬件行业、计算机网络等。软件行业分为软件设计、开发、测试、运维、销售、培训、外包等领域。硬件行业分为集成电路设计、硬件板卡生产和制造、销售等领域。计算机网络分为系统集成、网络运营与维护、网络安全、网络应用开发等领域。目前,IT行业的新兴领域仍然处于不断地拓展之中,因此对人才的需求是多样的。

《计算机组成原理》的基础性、动态理论性和关联性决定了,在实际教学中需要任课教师把专业发展、学生兴趣爱好和职业发展结合起来,不能单纯地视该课程为基础理论课,要把该课程看作实用课程,在教学中增加实用的教学内容,加强对学生的指导,强调“一要入门、二要入行”,必要时甚至要求“入市”。“入门”就是理解和掌握最基本的原理和方法。“入行”就是熟悉IT行业的需要,并根据人才市场的需求,制定专业学习和发展规划。“入市”鼓励学生深入IT相关市场,了解相关产品的品牌、规格、市场行情,鼓励学生开展市场调查。这样对于并不擅长技术(如程序设计)的学生来说,可培养其市场经济意识,为就业或创业打下基础。

2.6

用软件的思想讲授硬件设计方法,用硬件的思想讲授程序和指令的运行机制,强调“既要软,又要硬”的观点《计算机组成原理》的层次性决定了,该课程的内容主要集中于层次结构模型的下面三层,包括传统机器级(指令系统部分)、微程序级(微程序控制器)和逻辑部件级(硬件逻辑部件)。通过教学,该课程要求学生理解指令系统的设计、指令的执行流程、相应功能部件的逻辑设计和实现等核心内容。为此,可使用软件的思想讲授硬件设计方法,用硬件的思想讲授程序和指令的运行机制,强调“既要软,又要硬”的观点。

2.7

必须消除填鸭式教学,采用多样化的教学形式,激发学生的学习兴趣,提高学习参与度《计算机组成原理》的抽象性决定了,在实际教学中简单地采用填鸭式教学不会取得预期的教学效果。为此,必须消除填鸭式教学形式,采用多样化的教学形式,激发学生的学习兴趣,提高学习参与度。例如,引入自主学习模式,通过上机实验,让学生自主分析信息在模型机系统内部的传送路径,进而理解微命令的设置、微指令的设计、微程序的执行过程、指令的执行流程等。还可以开展讨论式教学,开展市场调查,在教师的指导下让学生深入了解CPU技术、DRAM技术、接口技术、总线技术、板卡技术等的演变和发展历程,这样相关新技术就不需要课堂讲解,既提高了学生学习参与度,又节省了有限的课时安排。

3 结论

总之,要有效地提高《计算机组成原理》课程的教学效果,实现既定的教学目标,必须深入改进我们的教学,改进我们的教学内容、模式、方法、理念和手段。特别是,必须正确把握该课程的特点,遵循基。

摘要：《计算机组成原理》是计算机相关专业的一门核心课程。本文首先分析和总结该课程的六大特点,包括基础性、抽象性、动态理论性、模块化、关联性和层次性,然后根据这些特点分析并提出了改进教学的七点思路,从而使该课程的教学改革有了切实可行的理论依据。

关键词：动态理论性,入门,入行,学习参与度

参考文献

[1]吴立岗.教学的原理模式和活动.广西:广西教育出版社,1998.

[2]罗福强等.计算机组成原理.北京:清华大学出版社,2011.

[3]罗克露.计算机组成原理.北京:电子工业出版社,2004.

[4]张钧良.计算机组成原理.北京:清华大学出版社,2003.

[5]毛爱华.计算机组成原理.北京:冶金工业出版社,2004.