附件3：章节或分次(课时)教案
计算机组成原理 课程授课教案
周次 9 课次 14 课时 2 课型 √理论课 □讨论课 □实验课 □习题课 □其他 章 节 3.5 并行存储器 名 称 教学目的及要求： 目的：了解并行存储器、cache存储器 要求：了解并行存储器、cache存储器 教学重点与难点： 重点：只读并行存储器、cache存储器 难点：并行存储器和cache存储器 教学方式方法、手段： 讲授法、归纳法 辅助手段：图表法 教学过程： 存储器访问速度成为限制计算机高速处理的主要问题。除了主存可以采用更高速技术缩短读出时间或加长存储器的字长。还可以采用并行操作的双端口存储器和多体交叉存储器。 一、双端口存储器 双端口存储器是指同一个存储器具有两组相互独立的读写控制线路，可以并行的进行读写操作，是一种高速工作的存储器。 由于采用了两个相互独立的端口，分别具有各自的地址线、数据线和控制线，因而可以对存储器中任何位置上的数据进行独立的存取操作。 二、多模块交叉存储器 1.存储器的模块化组织 一个由若干个模块组成的主存储器是线性编址的。这些地址在各模块有两种安排方式： 1）顺序方式：在多模块的存储器中，访问地址按顺序分配给一个模块后，接着又按顺序分配给下一个模块。连续地址是分配在一个模块内的。 此时当某个模块进行存取时，其他模块不工作，某一模块出现故障时，其他模块可以照常工作，通过增添模块来扩充存储器容量比较方便。但各模块串行工作，存储器的带宽受到了限制。 2）交叉方式：地址码的低位字段经过译码选择不同的模块,而高位字段指向相应模块内的存储字。连续地址分布在相邻的不同模块内，同一个模块内的地址都是不连续的。 采用交叉方式编址时，对连续字的成块传送可实现多模块流水式并行存取，大大提高存储器的带宽。 2.多模块交叉存储器的基本结构 如88页图3.27为四模块交叉存储器结构框图。 主存被分成四个相互独立、大小相等的模块。每个模块都有自己的读写控制电路、地址寄存器和数据寄存器，各个以等同的方式与CPU交换信息。
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当进行连续数据访问时，CPU同时访问四个模块，由存储器控制部件控制它们分时使用数据总线进行信息传递。这是一种流水线并行存储器结构。 讨论、练习、作业： 无 教学反思： 能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间分配合理，师生互动效果良好，板书工整。 参考书目资料： 《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社 2013.01 填表说明： 1. 每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。 2. 课次为授课次序，填1、2、3……等。
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计算机组成原理 课程授课教案
周次 10 课次 15 课时 2 课型 √理论课 □讨论课 □实验课 □习题课 □其他 章 节 4.1指令系统与性能要求 名 称 教学目的及要求： 目的：了解指令系统的发展与性能要求、指令格式 要求：了解指令系统的发展与性能要求、指令格式 教学重点与难点： 重点：指令系统的发展与性能要求、指令格式 难点：指令格式 教学方式方法、手段： 讲授法、归纳法 辅助手段：图表法 教学过程： 计算机的操作和控制是由计算机的指令完成的。在计算机中有两种信息流，一种是数据流，它是处理的对象；一种是控制流，由它来对控制对数据信息的处理。 一、指令系统 1.指令 计算机的程序是由一系列的指令组成的，指令就是要计算机执行某种操作的命令。 2.指令分类 从计算机组成的层次结构来说，计算机的指令有微指令、机器指令和宏指令之分。 1）微指令：微程序级的命令，它属于硬件； 2）宏指令：由若干条机器指令组成的软件指令，它属于软件； 3）机器指令：介于微指令与宏指令之间，每条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算。是CPU唯一能接收的命令。 指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合，它是表征一台计算机性能的重要因素，其格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围。 二、指令系统的性能要求 指令系统的性能决定了计算机的基本功能，它的设计直接关系到计算机的硬件结构和用户的需要。 一个完善的指令系统应满足如下要求： 1.完备性 用汇编语言编写各种程序时，指令系统直接提供的指令足够使用，而不必用软件来实现。 完备性要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。 2.有效性 利用该指令系统所编写的程序能够高效率的运行。 高效率主要表现在程序占据存储空间小、执行速度快。一般来说，一个功能更强、更完
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善的指令系统，必定有更好的有效性。 3.规整性 规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。 1）对称性 指在指令系统中所有的寄存器和存储器单元都可同等对待，所有的指令都可使用各种寻址方式； 2）匀齐性 是指一种操作性质的指令可以支持各种数据类型； 3）指令格式和数据格式的一致性 是指指令长度和数据长度有一定的关系，以方便处理和存取。 4.兼容性 系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可以通用。但由于不同机种推出的时间不同，在结构和性能上有差异，做到所有软件都完全兼容是不可能的，只能做到“向上兼容”，即低档机上运行的软件可以在高档机上运行。 三、低级语言与硬件结构的关系 计算机语言具有高级语言和低级语言之分。 高级语言如C等，其语句和用法与具体机器的指令系统无关。 低级语言分机器语言（二进制语言）和汇编语言（符号语言），这两种语言都是面向机器的语言，和具体机器的指令系统密切相关。机器语言用指令代码编写程序，而符号语言用指令助记符来编写程序。 计算机能够直接识别和执行的唯一语言是二进制语言，但人们采用符号语言或高级语言编写程序。为此，必须借助汇编程序或编译程序，把符号语言或高级语言翻译成二进制码组成的机器语言。 汇编语言依赖于计算机的硬件结构和指令系统。不同的机器有不同的指令，所以用汇编语言编写的程序不能在其他类型的机器上运行。 讨论、练习、作业： 137页1、2 教学反思： 能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间分配合理，师生互动效果良好，板书工整。 参考书目资料： 《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社 2013.01 填表说明： 1. 每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。 2. 课次为授课次序，填1、2、3……等。
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附件3：章节或分次(课时)教案
计算机组成原理 课程授课教案
周次 11 课次 16 课时 2 √理论课 □讨论课 □实验课 课型 □习题课 □其他 章 节 4.2指令格式 名 称 教学目的及要求： 目的：了解指令格式 要求：了解指令格式 教学重点与难点： 重点：指令指令格式 难点：指令格式 教学方式方法、手段： 讲授法、归纳法 辅助手段：图表法 教学过程： 机器指令是用机器字表示的。 指令字（简称指令）：表示一条指令的机器字。 指令格式：是指令字用二进制代码表示的结构形式，由操作码字段和地址码字段组成。 操作码字段表征指令的操作特性与功能；地址码字段通常指定参与操作的操作数的地址。 一、操作码 指令系统的每一条指令都有一个操作码，它表示该指令应进行什么性质的操作。 不同的指令用操作码字段的不同编码来表示，每一种编码代表一种指令。 组成操作码字段的位数一般取决于计算机指令系统的规模。指令系统包含的指令越多，其操作码的位数越多。 1.定长指令 指令系统的所有指令的操作码和地址码的长度固定不变。 2.变长指令 指令系统中不同指令可以有不同的长度，称为变长指令系统。 二、地址码 根据一条指令中有几个操作数地址，可将该指令称为几操作数指令或几地址指令。 一般的操作数有被操作数、操作数及操作结果这三种数，因而就形成了三地址指令格式。在此基础上，后来又发展成二地址格式、一地址格式和零地址格式。 1.零地址指令 零地址指令的指令字中只有操作码，而没有地址码。 2.一地址指令 一地址指令常称为单操作数指令。通常这种指令以运算器中累加寄存器AC中的数据为被操作数，指令字的地址码字段所指明的数为操作数，操作结果又放回累加寄存器AC中。 (AC) OP (A) -> AC
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