(4.2)--开场计算机组成原理计算机组成原理.ppt

数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院计算机组成原理计算机组成原理 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院课程的地位课程的地位 本课程是计算机及相关专业的专业核心课，本课程是计算机及相关专业的专业核心课，对后续课程对后续课程(系统结构、单片机等系统结构、单片机等)的学习十分重的学习十分重要。考研必考课程。要。考研必考课程。课程的目的课程的目的 通过本课程的学习，使大家掌握单台计算机通过本课程的学习，使大家掌握单台计算机硬件系统的组成、各个部件的结构和工作原理，硬件系统的组成、各个部件的结构和工作原理，理解运算器、控制器、主存储器和输入输出系统理解运算器、控制器、主存储器和输入输出系统的基本设计方法，为学习后续硬件课程做好必要的基本设计方法，为学习后续硬件课程做好必要准备工作。准备工作。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院课程的任务课程的任务 通过学习计算机的基本概念、基本结构、通过学习计算机的基本概念、基本结构、基本原理和实验操作，对组成计算机各个部件基本原理和实验操作，对组成计算机各个部件的功能和工作过程、以及部件间的连接有较全的功能和工作过程、以及部件间的连接有较全面、较系统的认识，形成较完整的计算机组成面、较系统的认识，形成较完整的计算机组成与工作原理模型。与工作原理模型。通过实验操作的学习，不但对硬件的动手通过实验操作的学习，不但对硬件的动手能力得到初步训练，而且可以建立一个完整的能力得到初步训练，而且可以建立一个完整的计算机整机概念。计算机整机概念。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院内容较多、结构复杂、要有数字逻辑的基础内容较多、结构复杂、要有数字逻辑的基础数字电子技术，汇编语言，计算机导论数字电子技术，汇编语言，计算机导论微计算机接口技术，计算机系统结构微计算机接口技术，计算机系统结构计算机网络，单片机计算机网络，单片机先修课程先修课程后继课程后继课程学习难点学习难点学习方法学习方法分析结构、弄清原理、多做练习分析结构、弄清原理、多做练习 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院参考教材参考教材计算机组成原理计算机组成原理白中英主编白中英主编 科学出版社科学出版社计算机组成原理计算机组成原理蒋本珊主编北航出版社蒋本珊主编北航出版社计算机组成原理计算机组成原理 王王 诚主编清华大学出版社诚主编清华大学出版社计算机组成原理计算机组成原理 胡越民主编胡越民主编 经济出版社经济出版社 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院课程的教学内容课程的教学内容1、计算机系统概述、计算机系统概述 （计算机基本概念、性能指标计算机基本概念、性能指标）2、运算方法和运算器、运算方法和运算器 （计算机中数据的表示方法和编码；计算机中运计算机中数据的表示方法和编码；计算机中运算方法；运算器及实现算方法；运算器及实现）3、储器系统、储器系统 （存储器芯片的结构与工作原理，存储器的组织存储器芯片的结构与工作原理，存储器的组织与连接，高速存储器、与连接，高速存储器、Cache等）等）4、指令系统、指令系统 （指令格式、寻址方式、指令流水指令格式、寻址方式、指令流水）数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院5、中央处理器、中央处理器 （CPU的组成及工作原理，控制器的实现，的组成及工作原理，控制器的实现，CPU实现技术实现技术）6、总线系统、总线系统 （总线概念、总线技术总线概念、总线技术）7、输入输出系统、输入输出系统 （输入输出控制方式，外围设备基本工作原理输入输出控制方式，外围设备基本工作原理）8、控制单元设计、控制单元设计 （微操作命令，微程序设计，控制单元功能，组微操作命令，微程序设计，控制单元功能，组合逻辑设计合逻辑设计）数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院课程的基本要求课程的基本要求1、掌握数据在计算机中的表示方法。、掌握数据在计算机中的表示方法。2、掌握定点补码加减法运算、定点乘除法运算、掌握定点补码加减法运算、定点乘除法运算 和浮点加减法运算的原理。和浮点加减法运算的原理。3、掌握运算器的结构和工作原理。、掌握运算器的结构和工作原理。4、掌握主存储器的结构、工作原理和设计方法。、掌握主存储器的结构、工作原理和设计方法。5、掌握指令格式、寻址方式和指令系统。、掌握指令格式、寻址方式和指令系统。6、掌握高速缓存、掌握高速缓存Cache的工作原理和地址映射。的工作原理和地址映射。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院7、掌握、掌握CPU的组成、工作原理的组成、工作原理8、了解计算机硬件系统的基本组成。、了解计算机硬件系统的基本组成。9、了解总线的概念和总线结构。、了解总线的概念和总线结构。10、了解微程序控制器的工作过程。、了解微程序控制器的工作过程。11、了解输入输出系统的工作原理、中断和、了解输入输出系统的工作原理、中断和 DMA传送的概念。传送的概念。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院教学特点教学特点 以以模型机模型机为背景讨论基本原理，适为背景讨论基本原理，适当辐射实用机型。当辐射实用机型。讨论硬件组成时，在讨论硬件组成时，在寄存器级寄存器级进行进行分析。分析。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院知识架构知识架构计算机组成原理计算机组成原理 信息的表示信息的表示 计算机硬件系统计算机硬件系统 CPU 存储器存储器 I/O 系统结构系统结构 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院 “计算机组成原理计算机组成原理”是计算机专业的是计算机专业的最重要的专业基础课之一。具有难度大、最重要的专业基础课之一。具有难度大、知识点多的特点。知识点多的特点。在本门课程的教学中：在本门课程的教学中：l 教学内容的顺序可能与教材不同教学内容的顺序可能与教材不同l 适当补充一些教材中没有的新内容适当补充一些教材中没有的新内容 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院1、上课认真听讲，记笔记，不说话。、上课认真听讲，记笔记，不说话。2、课后抓紧时间阅读教材的有关内容，、课后抓紧时间阅读教材的有关内容，认真做作业。认真做作业。3、每章讲完后及时归纳要点，抓住、每章讲完后及时归纳要点，抓住“三基三基”。(基本概念，基本原理，基本方法基本概念，基本原理，基本方法)学好本门课程的基本要求学好本门课程的基本要求 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院4、在学习中有问题，抓住课间问老师。注重、在学习中有问题，抓住课间问老师。注重 同学之间互相交流。同学之间互相交流。注意：各章内容相对独立，把问题留到注意：各章内容相对独立，把问题留到 后面将积累的越来越多。后面将积累的越来越多。5、注意积累英文的专业术语。、注意积累英文的专业术语。6、认真做实验，积极动手理解实验原理。、认真做实验，积极动手理解实验原理。7、“数字电路数字电路”的知识对本课程很重要。的知识对本课程很重要。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院课程有多难，能不能学好课程有多难，能不能学好 说计算机组成原理课程不是太难学是不能令人信说计算机组成原理课程不是太难学是不能令人信服，说根本无法学好也缺乏足够的理由和证据。服，说根本无法学好也缺乏足够的理由和证据。从从计算机组成原理计算机组成原理的内容来讲，实在没有太多难的内容来讲，实在没有太多难懂的原理，与生活中遇到的许多很平常的现象有同工懂的原理，与生活中遇到的许多很平常的现象有同工异曲之处。它不像数学，没有多少理论推导；也没有异曲之处。它不像数学，没有多少理论推导；也没有物理学中的高深理论，不用冥思苦想，物理学中的高深理论，不用冥思苦想，接受它的规定接受它的规定和实现方案即可和实现方案即可。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院 如果说难，难就难在计算机中的问题如果说难，难就难在计算机中的问题是我们平时从未接触到、更没亲眼看见过是我们平时从未接触到、更没亲眼看见过事物，事物，尚未碰到先怕三分，把本来简单的尚未碰到先怕三分，把本来简单的问题折腾复杂了问题折腾复杂了。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院课程教学定位和教学要求课程教学定位和教学要求 此课程教学是建立在硬、软件组成大致完整的此课程教学是建立在硬、软件组成大致完整的系统平台之上，一门硬件内容为主的课程，但需要系统平台之上，一门硬件内容为主的课程，但需要兼顾一点基础软件的课程。兼顾一点基础软件的课程。如果课程内容只限于纯硬件如果课程内容只限于纯硬件(裸机裸机)是很过时的是很过时的说法，至少需要了解说法，至少需要了解汇汇编语言编语言和和操作系统操作系统方面的基方面的基础知识，把础知识，把学习软件学习软件和和使用硬件使用硬件结合起来。结合起来。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院 学习过程中，要把学到的学习过程中，要把学到的原理知识原理知识与与解决实际解决实际问题问题结合起来。结合起来。解决问题首先从别人怎么用已知原理解决问题首先从别人怎么用已知原理设计实现设计实现真实真实系统，再去考虑自己能做些什么系统，再去考虑自己能做些什么实际工作实际工作才会才会使学习更有趣味、更有用。使学习更有趣味、更有用。数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院学习资料学习资料学校：哈尔滨工业大学学校：哈尔滨工业大学http:/ 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院学习资料学习资料大学大学MOOC课程课程学校：电子科技大学学校：电子科技大学http:/www.icourse163.org/course/UESTC-1001543002学校：河南科技大学学校：河南科技大学http:/www.icourse163.org/course/HAUST-1001796013 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院课程考核办法课程考核办法平时成绩：作业平时成绩：作业+考勤考勤 10%作业考察按时上交的次数，完成的认真情作业考察按时上交的次数，完成的认真情况；考勤旷课一次况；考勤旷课一次10分，迟到、请假分，迟到、请假5分。分。实验成绩：实验成绩：40%每次做实验完成的情况，下来书写实验报每次做实验完成的情况，下来书写实验报告情况。告情况。期末考试：期末考试：50%闭卷考试闭卷考试 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院 大学里所有的学习都是一个自学的过程。大学里所有的学习都是一个自学的过程。大学里所有的学习都是一个自学的过程。大学里所有的学习都是一个自学的过程。学生学习知识主要是靠自己勤奋刻苦，老师学生学习知识主要是靠自己勤奋刻苦，老师学生学习知识主要是靠自己勤奋刻苦，老师学生学习知识主要是靠自己勤奋刻苦，老师最大的任务就是教他们怎样去学。最大的任务就是教他们怎样去学。最大的任务就是教他们怎样去学。最大的任务就是教他们怎样去学。-奥里森奥里森奥里森奥里森.马登马登马登马登(美美美美)数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院 健康的身体是基础，良好的习惯是条件，健康的身体是基础，良好的习惯是条件，健康的身体是基础，良好的习惯是条件，健康的身体是基础，良好的习惯是条件，勤奋刻苦是前提，学习方法是关键，心理素勤奋刻苦是前提，学习方法是关键，心理素勤奋刻苦是前提，学习方法是关键，心理素勤奋刻苦是前提，学习方法是关键，心理素质是保证。为明天做准备的最好方法就是集质是保证。为明天做准备的最好方法就是集质是保证。为明天做准备的最好方法就是集质是保证。为明天做准备的最好方法就是集中你所有的智慧和热情，把今天的事情做得中你所有的智慧和热情，把今天的事情做得中你所有的智慧和热情，把今天的事情做得中你所有的智慧和热情，把今天的事情做得尽善尽美。尽善尽美。尽善尽美。尽善尽美。雨果雨果 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院 CPU内部互连内部互连ALUCU寄存器寄存器中央处理器中央处理器寄存器寄存器和解码器和解码器控制单元控制单元排队排队逻辑逻辑控制控制存储器存储器计算机计算机I/O系统总线系统总线存储器存储器CPU 数数学学与与计计算算机机应应用用学学院院