《计算机组成与系统结构》教学大纲课程类别（必修/选修）：必修课程名称：计算机组成与系统结构课程英文名称：ComputerCompositionandSystemArchitecture其中实验/实践学时：0总学时/周学时/学分：48/3/3先修课程：程序设计1、程序设计II后续课程支撑：项目化课程5、专业实习授课地点：605机房授课时间：2-17周星期三1-3节授课对象：2023多媒体系1班开课学院：粤台产业科技学院多媒体设计系任课教师姓名/职称：盛介中/副教授答疑时间、地点与方式：实验楼3071.每次课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式2.每次习题课，采用集中讲解方式课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（）使用教材：计算机组成原理与系统结构（第3版），冯建文、章复嘉、赵建勇、包健，高等教育出版社。教学参考资料1.《计算机系统结构（第4版）》·张展曦等·高等教商出版社2.《计算机组成原理实用教程（第3版）》：王万生、彭雅琴零，清华大学出版社。课程简介：《计算机组成原理与系统结构》是计算机科学与技术及相关专业的核心基础课程。本课程旨在系统阐述计算机硬件系统的组成原理、内部工作机制以及系统结构方面的基本概念和设计方法。课程内容涵盖数据表示、运算器设计、存储系统、指令系统、中央处理器（CPU）设计、输入输出系统以及1
1 《计算机组成与系统结构》教学大纲 课程名称：计算机组成与系统结构 课程类别（必修/选修）：必修 课程英文名称：ComputerComposition and System Architecture 总学时/周学时/学分：48/3/3 其中实验/实践学时：0 先修课程：程序设计 I、程序设计 II 后续课程支撑：项目化课程 5、专业实习 授课时间： 2-17 周 星期三 1-3 节 授课地点： 605 机房 授课对象：2023 多媒体系 1 班 开课学院：粤台产业科技学院 多媒体设计系 任课教师姓名/职称：盛介中 /副教授 答疑时间、地点与方式： 实验楼 307 1.每次课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式； 2.每次习题课，采用集中讲解方式 课程考核方式：开卷（）闭卷（√）课程论文（）其它（） 使用教材：计算机组成原理与系统结构（第 3 版），冯建文、章复嘉、赵建勇、包健，高等教育出版社。 教学参考资料： 1. 《计算机系统结构（第 4 版）》，张晨曦 等，高等教育出版社。 2. 《计算机组成原理实用教程（第 3 版）》，王万生、彭雅琴，清华大学出版社。 课程简介： 《计算机组成原理与系统结构》是计算机科学与技术及相关专业的核心基础课程。本课程旨在系统阐述计算机硬件系统的组成原理、内部工作机制 以及系统结构方面的基本概念和设计方法。课程内容涵盖数据表示、运算器设计、存储系统、指令系统、中央处理器（CPU）设计、输入输出系统以及
并行处理等关键主题。通过学习，学生将理解计算机从底层数据表示到顶层系统结构的整体框架，掌握计算机各功能部件的逻辑设计和工作原理，并了解提高计算机性能的各种技术。本课程注重理论与实践相结合，培养学生的系统级认知能力、硬件设计能力和性能分析能力，为后续学习操作系统、编译原理、体系结构等课程打下坚实的硬件基础。课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑：毕业要求课程教学目标支撑毕业要求指标点目标1：1.1掌握数学、自然科学、基础和设计美学类知识。（专业基础知识与创新能力）培养学生具备计算机领域专业知识与技能，成为专业技术人才，能以课程教授的方法1.2掌握计算机科学与技术（多媒体设1-知识：能够运用数学、基础科学、计算机科学与解决从底层数据表示到项层系统结构设计问题与进行创计领域的专业基础理论和技术知识。技术、基本美学、基础设计、多媒体、动画、游戏、新。1.3具备计算机科学与技术(多媒体设虚拟现实与增强现实、文化创意等相关知识，对计）领域的专业实际动手能力。计算机科学与技术问题具有解决能力。2.1应用数学、自然科学和科学基本原2-问题分析：能够应用数学、自然科学和科学的基理识别、表达计算机科学与技术（多媒本原理，对于计算机科学与技术复杂问题进行识别体设计）领域复杂问题。与表达，并通过文献研究分析，以获得有效结论。2.2能熟练掌握利用现代文献检索工具5-使用现代工具：能够针对计算机科学与技术复杂调研、分析和解决计算机科学与技术问题，合理选用适当的技术、资源、现代工具，进(多媒体设计）领域复杂问题的能力。行预测与模拟并做可行性分析。通过国际化视野和5.1了解计算机科学与技术（多媒体设跨文化交流合作的能力，发掘更多有效解决问题的计）专业常用的现代仪器、信息技术工现代工具。具、工具和模拟软件的使用原理与方法，并理解其局限性。5.2能针对具体的对象开发或选用满足2
2 并行处理等关键主题。通过学习，学生将理解计算机从底层数据表示到顶层系统结构的整体框架，掌握计算机各功能部件的逻辑设计和工作原理，并了 解提高计算机性能的各种技术。本课程注重理论与实践相结合，培养学生的系统级认知能力、硬件设计能力和性能分析能力，为后续学习操作系统、编 译原理、体系结构等课程打下坚实的硬件基础。 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1： （专业基础知识与创新能力）培养学生具备计算机领域专 业知识与技能，成为专业技术人才，能以课程教授的方法 解决从底层数据表示到顶层系统结构设计问题与进行创 新。 1.1 掌握数学、自然科学、基础和设计 美学类知识。 1.2 掌握计算机科学与技术(多媒体设 计)领域的专业基础理论和技术知识。 1.3 具备计算机科学与技术(多媒体设 计)领域的专业实际动手能力。 2.1 应用数学、自然科学和科学基本原 理识别、表达计算机科学与技术(多媒 体设计)领域复杂问题。 2.2 能熟练掌握利用现代文献检索工具 调研、分析和解决计算机科学与技术 (多媒体设计)领域复杂问题的能力。 5.1 了解计算机科学与技术(多媒体设 计)专业常用的现代仪器、信息技术工 具、工具和模拟软件的使用原理与方 法，并理解其局限性。 5.2 能针对具体的对象开发或选用满足 1-知识：能够运用数学、基础科学、计算机科学与 技术、基本美学、基础设计、多媒体、动画、游戏、 虚拟现实与增强现实、文化创意等相关知识 ，对 计算机科学与技术问题具有解决能力。 2- 问题分析：能够应用数学、自然科学和科学的基 本原理，对于计算机科学与技术复杂问题进行识别 与表达，并通过文献研究分析 ，以获得有效结论。 5-使用现代工具：能够针对计算机科学与技术复杂 问题，合理选用适当的技术、资源、现代工具，进 行预测与模拟并做可行性分析。通过国际化视野和 跨文化交流合作的能力，发掘更多有效解决问题的 现代工具
特定需求的现代工具，模拟和预测专业问题，并能分析其局限性。目标2:3.1能分析计算机科学与技术（多媒体设（自我挑战能力与终身学习）培养学生具有自我挑战、独立计）领域的复杂问题的技术需求。思考、创新思维、组织管理、有效沟通、终身学习的能力。3.2能设计计算机科学与技术（多媒体设可以利用计算机组成与系统结构理论，应用在计算机开发计）领域的复杂问题的解决方案。3-设计/开发解决方案：能够掌握计算机科学与技设计之中，并且能够挑战进阶应用程序设计与制作，拥有3.3能充分考虑社会、健康、安全、法术、动画制作、游戏开发、虚拟现实与增强现实应超过一般计算机工程师水平的进阶能力。律、文化以及环境等因素。用、文化创意设计等基础理论与技术，具有追求创4.1能够基于科学原理并采用科学方法新的意识，对计算机科学与技术问题提出创新对计算机科学与技术（多媒体设计）领域解决方案。复杂问题进行实验设计、分析，并解释4-研究：能够熟悉计算机科学与技术、动画制作、数据。游戏开发、虚拟现实与增强现实应用、文化创意设4.2通过设计实验及实验数据得到合理计等基本科学研究方法，具有科学研究精神，为计有效的结论。算机科学与技术复杂问题提出有效研究手段并将12.1能在社会发展的大背景下，认识到问题有效解决。自主和终身学习的必要性。12-终身学习：保持终身学习的习惯与态度，结合最12.2具有自主学习的能力，包括对技术新学习工具持续自我学习，以培养解决新型态问题问题的理解能力，归纳总结的能力和提的能力。出问题的能力。12.3不断关注和学习最新的科技创新成果，包括多媒体设计领域的前沿技术和趋势。3
3 特定需求的现代工具，模拟和预测专业 问题，并能分析其局限性。 目标 2: (自我挑战能力与终身学习）培养学生具有自我挑战、独立 思考、创新思维、组织管理、有效沟通、终身学习的能力。 可以利用计算机组成与系统结构理论，应用在计算机开发 设计之中，并且能够挑战进阶应用程序设计与制作，拥有 超过一般计算机工程师水平的进阶能力。 3.1 能分析计算机科学与技术(多媒体设 计)领域的复杂问题的技术需求。 3.2 能设计计算机科学与技术(多媒体设 计)领域的复杂问题的解决方案。 3.3 能充分考虑社会、健康、安全、法 律、文化以及环境等因素。 4.1 能够基于科学原理并采用科学方法 对计算机科学与技术(多媒体设计)领域 复杂问题进行实验设计、分析，并解释 数据。 4.2 通过设计实验及实验数据得到合理 有效的结论。 12.1 能在社会发展的大背景下，认识到 自主和终身学习的必要性。 12.2 具有自主学习的能力，包括对技术 问题的理解能力，归纳总结的能力和提 出问题的能力。 12.3 不断关注和学习最新的科技创新 成果，包括多媒体设计领域的前沿技术 和趋势。 3-设计/开发解决方案：能够掌握计算机科学与技 术、动画制作、游戏开发、虚拟现实与增强现实应 用、文化创意设计等基础理论与技术，具有追求创 新的意识，对计算机科学与技术问题提出创新 解决方案。 4-研究：能够熟悉计算机科学与技术、动画制作、 游戏开发、虚拟现实与增强现实应用、文化创意设 计等基本科学研究方法，具有科学研究精神，为计 算机科学与技术复杂问题提出有效研究手段并将 问题有效解决。 12-终身学习：保持终身学习的习惯与态度，结合最 新学习工具持续自我学习，以培养解决新型态问题 的能力
12.4建立自我学习的机制和计划，持续提升专业水平，以适应行业的发展和变化。目标3:9.1能与其他学科的成员有效沟通，合9-个人和团队：具有积极正面谋事的人格特质与良（社会人文素养）培养学生专业素质和思维能力的同时，作共事。性团队互动的做事态度，在计算机科学与技术复能够与信息时代紧密结合，加深学生对国家的历史、发展杂问题解决过程中能够发挥关键性作用，让问题11.3具备科学研究方法，拓展多媒体的认识：培养学生的民族自豪感和勒奋刻苦、努力拼捕、以团队合作方式快速完成。设计领域知识，促进学术发展，提升锐意进取和创新的精神严谨治学的科学态度和积极向上毕业要求11-项目管理：学会计算机科学与技术项专业实践水平。的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础，目管理方法与技巧，能够合理分配资源做好项目同时培养团队开发和团队沟通的能力。管理。理论数学进程表教学模式授课教学时教学内容（重点、难点、课程思政融入支撑课周次教学主题数学方法作业安排师数点)程目标（线上/线下）重点：1.计算机系统的硬件/软件组成与层次课堂讲授结构。课堂讨论：与本次课程说明&计算机盛介中线下3与小组讨目标12.冯·诺依曼体系结构的核心思想。课程内容相关之议2系统概述论题。3.计算机的主要性能指标及其意义难点：理解计算机系统抽象层次之间的关系，4
4 12.4 建立自我学习的机制和计划，持续 提升专业水平，以适应行业的发展和变 化。 目标 3: （社会人文素养）培养学生专业素质和思维能力的同时， 能够与信息时代紧密结合，加深学生对国家的历史、发展 的认识，培养学生的民族自豪感和勤奋刻苦、努力拼搏、 锐意进取和创新的精神,严谨治学的科学态度和积极向上 的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础， 同时培养团队开发和团队沟通的能力。 9.1 能与其他学科的成员有效沟通，合 作共事。 11.3 具备科学研究方法，拓展多媒体 设计领域知识，促进学术发展，提升 专业实践水平。 9-个人和团队：具有积极正面谋事的人格特质与良 性团队互动的做事态度 ，在计算机科学与 技术复 杂问题解决过程中能够发挥关键性作用 ，让问题 以团队合作方式快速完成。 毕业要求 11-项目管理：学会计算机科学与技术项 目管理方法与技巧 ，能够合理分配资源做好项目 管 理。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/线下） 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 2 课程说明&计算机 系统概述 盛介中 3 重点： 1. 计算机系统的硬件/软件组成与层次 结构。 2. 冯·诺依曼体系结构的核心思想。 3. 计算机的主要性能指标及其意义 难点： 理解计算机系统抽象层次之间的关系， 线下 课堂讲授 与小组讨 论 课堂讨论：与本次 课程内容相关之议 题。 目标 1
以及性能指标在实际中的应用。课程思政融入点：科技自强与创新驱动：通过介绍中国超级计算机（如神威·太湖之光）的发展成就，激发学生的民族自豪感和科技报国的使命感。重点：1.总线的基本概念、分类和性能指标。2.总线仲裁和定时的工作原理。难点：理解总线如何作为计算机系统的课堂讲授课堂讨论：与本次“神经系统”，协调各部件工作，以及盛介中3线下与小组讨目标1系统互连与总线课程内容相关之议3仲裁的必要性。论题。系统思维与全局观：比喻总线如同城市的交通枢纽，引导学生理解系统中协同、规则和秩序的重要性，培养团队协作精神。重点：1.真值、机器数的概念。课堂讲授课堂讨论：与本次2.原码、反码、补码的表示方法和相互盛介中6线下与小组讨目标24-5数据的表示课程内容相关之议转换。论题。3.补码表示的优势及其运算基础。4.IEEE754浮点数标准格式及其表示范5
5 以及性能指标在实际中的应用。 课程思政融入点： 科技自强与创新驱动： 通过介绍中国超 级计算机（如神威·太湖之光）的发展 成就，激发学生的民族自豪感和科技报 国的使命感。 3 系统互连与总线 盛介中 3 重点： 1. 总线的基本概念、分类和性能指标。 2. 总线仲裁和定时的工作原理。 难点：理解总线如何作为计算机系统的 “神经系统”，协调各部件工作，以及 仲裁的必要性。 系统思维与全局观： 比喻总线如同城市 的交通枢纽，引导学生理解系统中协同、 规则和秩序的重要性，培养团队协作精 神。 线下 课堂讲授 与小组讨 论 课堂讨论：与本次 课程内容相关之议 题。 目标 1 4-5 数据的表示 盛介中 6 重点： 1. 真值、机器数的概念。 2. 原码、反码、补码的表示方法和相互 转换。 3. 补码表示的优势及其运算基础。 4. IEEE 754 浮点数标准格式及其表示范 线下 课堂讲授 与小组讨 论 课堂讨论：与本次 课程内容相关之议 题。 目标 2