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　　摘要：“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业核心课程，也是师生普遍反映难教难学的课程之一。本文简要介绍了“计算机组成原理”课程教学实施方案的总体框架，并结合科学型、工程型和应用型不同类型计算机人才培养的特点和要求，对“计算机组成原理”教学过程中重点难点的讲授、教学实验设置与要求等问题进行了详细的说明。
　　关键词：计算机组成原理；计算机科学与技术专业；核心课程；教学实施
　　“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的核心课程之一，也是一门多年来被师生们普遍认为既难教又难学的课程。近年来，许多高校在提高本课程的教学质量、实践有效的教学模式等方面进行了积极的探索，一些高校在“计算机组成原理”精品课程建设方面也积累了丰富的经验，收到了十分显著的教学效果。为了很好地总结推广这些经验，在教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会的统一部署下，由哈尔滨工业大学的唐朔飞教授、清华大学的王诚教授、北京航空航天大学的刘旭东教授和熊桂喜副教授、杭州电子科技大学的包健教授共同组成课题组，研究制定了“计算机组成原理”课程教学实施方案，以供承担本课程的广大教师参考。本实施方案已由高等教育出版社出版[1]。
　　一、实施方案总体框架
　　“计算机组成原理”课程教学实施方案包括4个部分。第一部分是总体描述，包括课程基本描述、课程目标与定位、课程内容矩阵和相关问题的思考等。对课程名称、课程性质、先修课程、后续课程等课程基本信息，以及课程目标与定位、教学内容布局和知识点矩阵进行了统一的说明，同时对与教学相关的教材建设、实验建设等问题提出了思考。根据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会发布的《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》[2]，计算机科学与技术专业人才基本上可分成科学型、工程型和应用型三类。因此，在实施方案的第二部分到第四部分中，针对三种不同类型人才的培养目标分别给出了科学型、工程型和应用型的“计算机组成原理”课程实施建议方案。每一种培养类型的实施建议方案又包括基本描述、内容大纲、课程设计、考试要求等内容。
　　1.目标与定位
　　“计算机组成原理”是计算机科学与技术专业的核心课程，该课程以冯·诺依曼模型为起点，系统地讲述计算机硬件系统及其功能部件的内部结构、功能特征、工作原理、交互方式和基本设计方法；同时通过课堂讲授、课程实验、课程设计相结合的方式，使学生系统地理解计算机硬件系统的组织结构与工作原理，掌握计算机硬件系统的基本分析与设计方法。为进一步学习计算机系统结构、操作系统等后续课程，全面培养计算机软硬件系统认知、设计能力奠定了良好的基础。
　　本课程主要通过对计算机各功能部件的组成及运行原理的分析、讲解和配套实验，培养学生计算机硬件的系统级认知能力。课程通过数据的机器表示、运算方法及运算部件的组成等的讲解和实验，使学生掌握计算机的运算特征；通过指令系统的相关知识，使学生掌握计算机系统汇编级的结构特征和基本操作描述方法；通过存储系统的详细讲解和实验，使学生能从容量、速度和成本的角度理解多层次存储系统的组织结构和工作原理；通过CPU及控制单元的功能和结构的详细分析，结合指令执行控制的深入讲解和实验，使学生理解计算机系统指令执行的实质和控制单元的基本实现方法；通过总线、输入输出接口及外部设备等知识的讲解，使学生了解计算机系统内部、计算机系统与外部的交互方式。
　　在培养学生计算机硬件的系统级认知能力的基础上，课程通过运算部件、存储系统、指令系统、控制单元以及整机硬件系统的设计方法等知识的讲解，结合相应设计实验，培养学生计算机硬件系统的设计能力。在设计能力培养的具体方式上，可通过课堂讲授、课后练习、配套实验等形式分层次实现。例如，课堂讲授可重点介绍系统和部件的设计方法和设计过程等内容；课后练习可进行框架性设计；配套实验可围绕规范、典型的模型系统，从功能部件的实现开始，直至最终设计出一台具备基本运算能力和存储能力、支持有限指令集的计算机硬件系统，达到验证功能部件和系统的功能，掌握必要的硬件描述语言、设计工具及仿真环境，体验计算机硬件系统的设计过程，掌握相关硬件设计技术与方法等目的。