计算机组织与结构
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spContent=《计算机组织与结构》是一门带领我们探索计算机世界奥秘的课程,为我们揭示计算机的硬件组成与工作原理,让我们了解数据是如何在计算机中存储和表示,程序是如何在计算机中解释和运行,为我们开启通往计算机世界的大门。
—— 课程团队
课程概述

《计算机组织与结构》系我国教育部计算机教指委制定的计算机专业课程体系中的专业主干课程,其内容涵盖了IEEE&ACM计算机课程知识领域“CS-AR计算机体系结构与组织的核心知识单元和知识点,是我国各大专院校计算机专业学生的必修课程,全国计算机专业研究生入学考试专业综合统考的四门专业课之一,体现了本课程在本专业中的地位。本课程也是相关专业工程技术人员和计算机爱好者学习了解计算机硬件基本组成和工作原理的基础课程。

 课程共分8章,第1章到第7章全面讲述了单处理机系统的硬件组织和结构,包括计算机的数据表示和运算、汇编级机器组织、存储系统的组织与结构、输入输出系统的组织、CPU的组织与结构及总线和接口等;第8章介绍了当前并行处理机系统的一些主流技术和体系结构,包括流水线技术、多处理机系统和多核CPU等。

课程大纲


章节

教学内容

学习周次/学时

1 计算机系统概述

 

1/2学时

1.1 计算机的基本组成

教学视频:1.1 计算机的基本组成

 

单元测试

 

 

2 数据的机器级表示及运算

 

23/8学时

2.1 数值数据的机器表示

教学视频:2.1 数值数据的机器表示

 

2.2 定点数的运算与实现

教学视频:2.2 定点数的运算与实现

 

2.3 浮点数的运算与实现

教学视频:2.3 浮点数的运算与实现

 

2.4 数据校验码

教学视频:2.4.1奇偶校验码和循环冗余校验码

 

教学视频:2.4.2 海明校验码

 

单元测试

 

 

3 汇编级机器组织

 

4/4学时

3.1 汇编级机器指令系统

教学视频:3.1 汇编级机器指令系统

 

3.2 指令格式

教学视频:3.2 指令格式

 

3.3 数据的存储与寻址方式

教学视频:3.3 数据的存储与寻址方式

 

单元测试

 

 

4章存储系统组织与结构

 

56/16学时

4.1 存储系统概述

教学视频:4.1 存储系统概述

 

4.2 半导体存储器

教学视频:4.2.1 静态随机存取存储器

 

教学视频:4.2.2 动态随机存取存储器

 

教学视频:4.2.3 主存储器的设计

 

4.3 交叉存储技术

教学视频:4.3 交叉存储技术

 

4.4 高速缓冲存储器

教学视频:4.4.1 高速缓冲存储器的工作原理

 

教学视频:4.4.2 高速缓冲存储器的地址映射

 

教学视频:4.4.3 高速缓冲存储器的性能分析

 

4.5 虚拟存储器

教学视频:4.5.1 虚拟存储器实现的基本原理

 

教学视频:4.5.2 虚拟存储器的管理方式

 

单元测试

 

 

5 输入/输出系统组织

 

78/12学时

5.1 输入/输出系统概述

教学视频:5.1 输入/输出系统概述

 

5.2 输入/输出控制方式

教学视频:5.2.1 程序控制方式

 

教学视频:5.2.2 中断控制方式

 

教学视频:5.2.3 DMA及通道控制方式

 

5.3 外部存储器的组织

教学视频:5.3.1 磁盘存储器

 

教学视频:5.3.2 光盘存储器

 

5.4 RAID技术

教学视频:5.4 RAID技术

 

单元测试

 

 

6 总线与接口组织

 

9/4学时

6.1 总线互连结构

教学视频:6.1 总线互连结构

 

6.2 总线标准及外部接口

教学视频:6.2 总线标准及外部接口

 

单元测试

 

 

7 CPU组织与结构

 

1011/12学时

7.1 CPU的功能和组成

教学视频:7.1 CPU的功能和组成

 

7.2 指令周期

教学视频:7.2 指令周期

 

7.3 CPU的时序和控制

教学视频:7.3 CPU的时序和控制

 

7.4 控制部件的硬布线实现

教学视频:7.4 控制部件的硬布线实现

 

7.5 微程序控制器

教学视频:7.5 微程序控制器

 

7.6 微程序设计技术

教学视频:7.6.1 微命令编码

 

教学视频:7.6.2 微地址的形成方法

 

单元测试

 

 

8 并行组织

 

12/6学时

8.1 计算机系统的并行性

视频:8.1 计算机系统的并行性

 

8.2 流水线技术

视频:8.2.1 流水线的基本概念和分类

 

视频:8.2.2 流水线的主要性能参数

 

视频:8.2.3 流水线的相关问题

 

8.3 多处理机系统

教学视频:8.3 多处理机系统

 

单元测试

 

 

学习周次/学时总计:

12/64学时


证书要求

学习要求:

1、完成所有章节的在线视频学习

2、完成每一章的测试

3、参与学习讨论

总成绩构成:章节测试20%,学习讨论20%,期末考试60%

60分总成绩80分,可以获得本课程的合格证书

总成绩80分,可以获得本课程的优秀证书


参考资料

课程教材:《计算机组织与结构》 徐苏主编  清华大学出版社