计算机硬件基础
（Fundamentals of Computer Hardware）
课程代码：06410059
学分：3.0
学时：64 （其中：课堂教学学时：32 ，实验学时：0，上机学时：32，课程实践学时：0 ）先修课程：程序设计基础
适用专业：信息安全
教材：数字逻辑设计与计算机组成,[美]尼克罗斯·法拉菲著，戴志涛等译，机械工业出版社,2017.06
2代火影一、课程性质与课程目标
（一）课程性质
原理，各部件间的相互联系，以及各部件在整机中的作用；培养学生具有初步的硬件系统分析、设计和使用的能力；并为学习后继课程、从事科学研究和工程技术工作打下基础。
（二）课程目标
课程目标1：掌握计算机系统整体概念、基本组成、信息表示和体系结构安全攻击类型与应对措施。
课程目标2：掌握计算机硬件基本的组合电路和时序电路的特性、原理和设计方法，能够运用相关原理进行电路分析和设计。
课程目标3：掌握运算器、存储器及其系统的基本组成和基本原理，并能利用相关知识对功能部件进行分析研究。
课程目标4：理解指令系统的设计，掌握控制器的基本组成和基本原理，掌握指令流水线的基本原理。
课程目标5：能够熟练使用开发、调试工具实施实验方案，观察实验现象并记录，能够对结果进行分析、讨论与总结。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系
本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点1-2，3-1
1.毕业要求指标点1-2：掌握计算机基础知识。
2.毕业要求指标点3-1：掌握对计算机系统进行分析和总体设计的方法与过程。
二、课程内容与教学要求
第一章系统概述、数字系统与编码
（一）课程内容
1.本课程的性质、特点、研究对象与方法、目的、任务。（讲授）
2.计算机系统的基本组成（讲授）
3.数制及数制之间的转换，原码、反码、补码的概念。（讲授）
4.十进制数的编码及可靠性编码。（讲授）
（二）教学要求
1.了解本课程的性质、目的、任务及学习方法；
2.了解计算机系统的层次结构，掌握计算机硬件的基本组成、计算机软件的分类和计算机的基本工作过程；
3.掌握数字系统的进制和编码的基本知识。
（三）重点与难点
1. 重点
计算机系统的层次结构、二进制与十进制之间的关系、带符号数的表示。
2. 难点
可靠性编码中的汉明码。
第二章组合逻辑电路分析与设计
2尺4的腰围是多少厘米（一）课程内容
1.数字信号基础，基本逻辑门电路。（讲授）
2.逻辑代数基础，逻辑函数的化简（讲授+案例）
3.组合逻辑电路的分析。（讲授+案例）
4.组合逻辑电路的设计。（讲授+案例+实验）
5.硬件描述语言基础。（讲授+自学+实验）
（二）教学要求
1.具有门电路的基本知识。
2.具有逻辑代数的基本知识。
3.能够运用逻辑代数分析和优化组合逻辑电路。
4.能够根据需求设计组合逻辑电路。
5.能够用硬件描述语言描述简单的组合逻辑电路。
（三）重点与难点
1. 重点
（1）逻辑函数的化简。
（2）组合逻辑电路的硬件描述语言描述。
2. 难点
逻辑函数的化简和表达式形式变换。
第三章时序逻辑电路分析与设计
大学自我鉴定范文（一）课程内容
1.双稳态触发器的工作原理。（讲授）
2.同步时序逻辑电路的分析。（讲授+案例）
3.常用同步时序逻辑电路。（讲授+案例）
4.同步时序逻辑电路的设计。（讲授+案例+实验）
5.HDL设计时序电路的特点。（讲授+案例+实验+自学）
6.时序电路设计举例。（讲授+案例+自学）
（二）教学要求
1.掌握RS、JK、D、T触发器的基本工作原理和外部逻辑特性。
2.具有时序电路的分析能力。
3.能够设计简单的时序电路。
4.能够用HDL语言描述简单的时序逻辑电路。
5.初步使用EDA开发环境的能力。
（三）重点与难点
1. 重点语言表达训练
边潇潇印小天（1）时序电路的分析与设计。
（2）HDL语言的时序电路描述
2. 难点
时序电路的设计。
第四章运算方法和运算器
（一）课程内容
1.定点数的运算方法和运算电路（讲授+练习+实验）
2.浮点数的运算方法和运算电路（讲授）舒高老公
3.运算器的组成与结构（讲授+案例+实验）
（二）教学要求
1.能够进行定点数的四则运算并分析运算结果是否溢出等特征，理解运算方法的硬件实现，并根据运算电路的结构，分析数据加工的过程。
2.能够进行浮点数的四则运算并规格化；了解浮点数的加/减运算的硬件实现。
3.能够分析运算器数据通路的信息加工过程，具有初步的ALU和运算器数据通路的设计能力。
（三）重点与难点
1. 重点
运算方法和溢出判断。
2. 难点
运算方法的硬件实现。
第五章存储器
（一）课程内容
1.存储器的种类与主要性能指标（讲授）
2.半导体随机存取存储器和芯片（讲授+案例）
3.非易失性半导体存储器（讲授+自学）
4.主存储器的组织（讲授+案例+实验）
5.辅助存储器（讲授+自学）
（二）教学要求
1.理解存储器在计算机中的作用；了解存储器的性能指标；存储器的分类。
2.理解SRAM和DRAM存储器的工作原理；掌握存储器芯片的外部特性，能够根据应用需求选择合适的存储器芯片。
3.掌握非易失性存储器的特点，能够根据应用场合选择合适的非易失性存储器。
4.掌握主存储器的组织方法，具有初步的设计能力。
（三）重点与难点
1. 重点
主存储器的组织
2. 难点
主存储器与CPU的连接
第六章指令集体系结构
（一）课程内容
1.控制器概述、指令格式和寻址方式（讲授+案例+实验）
2.CISC和RISC（讲授+案例）
3.CPU数据通路（讲授+案例）
4.指令执行流程（讲授+案例）
5.组合逻辑控制器（讲授+案例）
6.微程序控制器（讲授+实验）
7.模型机微程序控制器的设计（讲授+案例）
8.指令流水线（讲授+自学）
（二）教学要求
1.掌握控制器基本组成，指令控制的基本概念，指令的基本格式与基本功能。
2.掌握CPU数据通路的基本组成和信息加工处理的基本方法。
3.掌握指令流程的分析方法，了解组合逻辑控制器的基本组成和设计原理。
4.掌握微程序控制器的基本组成及工作原理。
5.理解控制器与运算器、存储器、指令系统的联系，能够综合运用寻址方式、指令执行流程。
6.掌握指令流水线的基本概念、性能指标和基本原理。
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