文章編號(hào)：1672-5913(2008)06-0100-02

摘要：本文探討了計(jì)算機(jī)專業(yè)“計(jì)算機(jī)組成原理”和“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”學(xué)科重組的課程體系。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)置；教學(xué)內(nèi)容；整合

中國(guó)分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1兩門課程的開設(shè)情況

“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生必修的重要核心硬件基礎(chǔ)課程之一。計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生都會(huì)開設(shè)該課程。該課程從單處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念出發(fā)介紹硬件和軟件兩部分，其硬件部分主要包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大功能部件，通過總線構(gòu)成一個(gè)完整的硬件系統(tǒng)。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生能建立清晰的“整機(jī)”概念，能夠掌握計(jì)算機(jī)的一般組成原理和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理。

“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”是計(jì)算機(jī)及相關(guān)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是計(jì)算機(jī)硬件與結(jié)構(gòu)方面重要的一門課程。部分應(yīng)用技術(shù)型計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生沒有開設(shè)該課程。我們學(xué)校就沒有開設(shè)。該課程主要研究軟件、硬件功能分配和對(duì)軟件、硬件界面的確定，即確定哪些功能由軟件完成，哪些功能由硬件實(shí)現(xiàn)。從總體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)分析這一角度來研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本課程的學(xué)習(xí)目的是建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的完整概念，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分析方法和設(shè)計(jì)方法，掌握新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理。

2國(guó)外相關(guān)教材內(nèi)容

目前國(guó)外有很多類似教材包含了近乎兩門課程的教學(xué)內(nèi)容。美國(guó)計(jì)算機(jī)專家William Stallings編著的世界著名計(jì)算機(jī)教材Computer Organization and Architecture ：Designing for Performance(Seventh Editon)是介紹當(dāng)代計(jì)算機(jī)體系主流技術(shù)的最新技術(shù)的優(yōu)秀教材。該書以Intel Pentium 4和IBM/Motorola PowerPC作為考察實(shí)例，將當(dāng)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能問題和計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)的基本概念及原理緊密聯(lián)系起來。主要內(nèi)容有CPU性能設(shè)計(jì)、指令流水線、整數(shù)和浮點(diǎn)算術(shù)、微程序設(shè)計(jì)的控制器；RISC處理器和超標(biāo)量處理器；最新的IA-64體系結(jié)構(gòu)和Itanium處理器；PCI新型系統(tǒng)總線規(guī)范；cache存儲(chǔ)器組織、cache一致性問題和MESI協(xié)議；包括行總線和最近研發(fā)的InfiniBand；最后是多個(gè)處理器的并行組織，包括對(duì)稱多處理機(jī)、機(jī)群系統(tǒng)、非均勻存儲(chǔ)器存取(NUMA)系統(tǒng)。

3兩門課程的比較和整合

應(yīng)用技術(shù)型本科計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的設(shè)置應(yīng)做到面向市場(chǎng)、靈活有效，要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選，把體現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展特征、多學(xué)科知識(shí)交叉與滲透的趨勢(shì)和動(dòng)向反映出來。整合后的內(nèi)容如下表所示。

整合后的實(shí)驗(yàn)主要是運(yùn)算器及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、控制器及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)總線控制實(shí)驗(yàn)、模型計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)等。

整合后的課程設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基本模型計(jì)算機(jī)、基于CPLD的模型計(jì)算機(jī)、基于RISC處理器的模型計(jì)算機(jī)、基于重疊技術(shù)的模型計(jì)算機(jī)、基于流水線技術(shù)的模型計(jì)算機(jī)等。注意根據(jù)課程進(jìn)度進(jìn)行相應(yīng)的具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，此外還要兼顧先簡(jiǎn)后難?？梢韵冗M(jìn)性簡(jiǎn)單的驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)，然后稍有難度的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，最后是較大難度的綜合性實(shí)踐。

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