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《13015 计算机系统原理》教学大纲 一、课程基本信息 - 课程名称：计算机系统原理
- 课程代码：13015
- 课程性质：专业核心课
- 授课对象：计算机科学与技术、软件工程、信息技术等相关专业本科生
- 总学时：64学时（理论48学时，实验/实践16学时）
- 学分：4学分
二、课程目的与任务
本课程旨在使学生深入理解计算机系统的基本概念、组成结构和工作原理，掌握计算机硬件系统的各个组成部分的功能、工作原理及相互连接，熟悉计算机指令系统、汇编语言编程基础及机器级程序执行过程，理解计算机存储体系、输入输出系统等关键技术，培养学生的系统思维能力，为后续课程的学习及从事计算机相关工作打下坚实基础。 三、教学内容与要求 第一部分：计算机系统概述（4学时）- 教学内容：计算机的发展历史与趋势，计算机系统的层次结构，计算机的性能指标与评价标准。
- 教学要求：了解计算机的发展历程，理解计算机系统的层次结构，掌握计算机性能评价的基本方法。
第二部分：计算机硬件系统（16学时）
- 教学内容：CPU的组成与功能，指令集与指令周期，CPU的性能指标。
- 教学要求：掌握CPU的基本组成和工作原理，理解指令集的概念和指令执行过程，了解CPU的性能评价指标。
- 教学内容：主存储器（RAM、ROM），高速缓存（Cache）原理与技术，虚拟存储与页式管理。
- 教学要求：理解存储器的分类和特性，掌握Cache的工作原理和优化技术，了解虚拟存储的概念和页式管理原理。
- 输入输出系统（6学时）
- 教学内容：输入输出设备概述，I/O接口与I/O控制方式（程序查询、中断、DMA），总线与接口标准。
- 教学要求：了解输入输出设备的种类和特性，掌握I/O控制方式和接口技术，理解总线的概念和功能。
第三部分：计算机指令系统与汇编语言（12学时）- 教学内容：指令系统概述，寻址方式，典型指令集介绍，汇编语言基础与编程实践，机器级程序执行过程分析。
- 教学要求：掌握指令系统的基本概念和分类，理解寻址方式，熟悉典型指令集，掌握汇编语言编程基础，能够分析机器级程序的执行过程。
第四部分：计算机存储体系与文件系统（8学时）- 教学内容：存储体系层次结构，磁盘存储原理与技术，文件系统概述，文件系统的组织与管理。
- 教学要求：理解存储体系的层次结构和优化原理，掌握磁盘存储技术，了解文件系统的基本概念和组织方式，理解文件系统的管理和维护方法。
第五部分：操作系统对硬件的支持（8学时）- 教学内容：进程管理与调度，并发与同步机制，虚拟内存管理，设备驱动与I/O管理。
- 教学要求：理解操作系统对硬件的支持机制，掌握进程管理和调度的基本策略，理解并发与同步的概念和实现方式，了解虚拟内存管理的原理和方法，掌握设备驱动和I/O管理的基本技术。
第六部分：实验/实践环节（16学时）- 实验内容：包括CPU结构与指令集实验、汇编语言编程实践、内存管理与缓存优化实验、输入输出系统编程实验、文件系统操作与实现等。
- 教学要求：通过实验/实践环节，加深学生对理论知识的理解，培养学生的动手能力和创新能力，提高学生解决实际问题的能力。
四、教学方法与手段 - 理论讲授与案例分析相结合，利用多媒体教学资源，深入浅出地讲解课程内容。
- 组织课堂讨论，鼓励学生提问和分享观点，增强课堂互动性。
- 开展实验/实践教学，通过动手实验加深学生对理论知识的理解。
- 利用网络平台提供课程资料、习题解答、在线测试等，方便学生自主学习。
五、考核与评价 - 平时成绩（30%）：包括课堂参与度、作业完成情况、实验报告等。
- 期中考试（30%）：闭卷考试，主要考察学生对前半学期所学内容的掌握情况。
- 期末考试（40%）：闭卷考试，全面考察学生对课程内容的理解和掌握程度。
- 实验成绩（附加）：根据实验完成情况给予额外加分，鼓励学生积极参与实验。
六、教材与参考书目 - 指定教材：[具体教材名称]，作者，出版社，出版年份。
- 参考书目：[列出几本重要的参考书目及其作者、出版社和出版年份]。
七、教学进度安排
根据教学内容和学时要求，制定详细的教学进度表，确保每部分内容都有足够的时间进行深入讲解
《13015 计算机系统原理》第1章 计算机系统概述 教案 课程信息 - 课程名称：计算机系统原理
- 章节：第1章 计算机系统概述
- 授课对象：计算机科学与技术、软件工程、信息技术等相关专业本科生
- 学时安排：4学时
教学目标
- 学生能够了解计算机的发展历程和重要性。
- 学生能够理解计算机系统的基本组成和层次结构。
- 学生能够掌握计算机的主要性能指标及其评价方法。
- 培养学生从系统角度思考计算机问题的能力。
- 提高学生的归纳总结能力和表达能力。
- 激发学生对计算机系统原理课程的兴趣。
- 培养学生的科学素养和严谨的学习态度。
教学内容
- 简述计算机在现代社会中的重要作用。
- 引出本章学习的重要性和目标。
- 讲解计算机的发展历程，从机械计算机到电子计算机，再到现代计算机。
- 介绍各个阶段的标志性事件和代表人物。
- 讨论计算机发展的未来趋势。
- 介绍计算机系统的层次结构，包括硬件系统和软件系统。
- 详细讲解硬件系统的各个组成部分（如CPU、内存、输入输出设备等）及其功能。
- 简述软件系统的分类和作用。
- 讲解计算机系统的五层模型（或根据实际教材调整）：硬件层、操作系统层、汇编语言层、高级语言层、应用层。
- 分析各层之间的关系和相互作用。
- 介绍计算机的主要性能指标，如速度（CPU主频、MIPS等）、存储容量、带宽、可靠性等。
- 讨论如何评价计算机系统的性能，以及不同性能指标之间的权衡。
- 引导学生就计算机发展历程中的某个阶段或某个问题进行讨论。
- 总结本章学习的要点和难点。
教学方法 - 讲授法：通过PPT、视频等多媒体教学资源，系统讲授计算机系统的基本知识和概念。
- 讨论法：组织课堂讨论，鼓励学生积极参与，分享观点和见解。
- 案例分析法：通过实际案例分析，帮助学生理解计算机系统的实际应用和性能评价。
教学准备 - 准备好PPT、视频等多媒体教学资源。
- 提前布置预习任务，要求学生了解计算机的发展历程和基本概念。
- 准备课堂讨论的问题和案例，确保讨论的顺利进行。
课后作业 - 撰写一篇短文，介绍计算机发展历程中的某个重要事件或人物，并阐述其对计算机发展的影响。
- 收集并比较不同品牌、型号的计算机的主要性能指标，分析它们之间的差异和原因。
教学反思 - 在课后对本节课的教学效果进行评估，包括学生的参与度、理解程度以及作业完成情况等。
- 根据学生的反馈和教学效果，及时调整教学方法和内容，以提高教学质量和效果。
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