国防科学技术大学

计算机原理

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课程概述

         “计算机原理”是国防科技大学面向计算机科学与技术、软件工程、网络工程、信息安全等专业开设的学科基础必修课程。2008年被评为“国家精品课程”,是首批“国家精品资源共享课程”。

        本课程从计算机硬件和软件两个角度来阐述电子数字计算机的运算器、控制器、存储器以及输入输出部件的组成结构、工作原理和实现方法,对于建立完整的计算机系统的全局观和深刻理解计算机系统的工作机理有着重要的作用。课程既有很强的基础性和系统性,又有很强的工程性和实践性,在计算机技术的学科基础课和专业课之间具有重要的承上启下的核心地位。

        本课程的基本理念是:采用“视频讲授+在线练习+习题课讲解+实验设计”的四维融合教学模式,涵盖全国研究生统一考试大纲中的全部教学内容和实验内容;课堂讲授强调知识的基础性、系统性,以启发引导和案例分析为基本教学手段;在线练习和习题课注重在求解问题中的探索式学习和体验;实验设计突出工程性和实践性,利用网络平台进行师生互动,为同学们开展自主学习、跨学科专业选修课程、计算机原理考研复习提供支撑。


        “The most beautiful thing we can experience is the mysterious. It is the source of all true art and science. ” ------Einstein 

         在这里,我们将为你揭开计算机的神秘面纱!

证书要求
  • 按百分制计分,85~100分为优秀,60~84分为合格

  • 章节测试每次占4%,共7次占28%;单元作业占16%;讨论占10%;实验占16%;期末考试占30%

  • 积极参与课程的各项讨论,注重参与质量,对课程有特殊贡献的学生,可以获得5~10分的加分


预备知识
  • 大学计算机基础

  • 数字电子技术基础

授课大纲

第一章 计算机抽象和技术

主要内容:

1.        计算机系统概述

2.        程序的表象之下

3.        打开计算机的机箱

4.        计算机性能评价


第二章 计算机的语言(指令系统)

主要内容:

1.     计算机的指令格式

2.     指令的寻址方式

3.     计算机中的数据表示

4.     程序的机器级表示


第三章 计算机中的运算

主要内容:

1.     计算机的基本运算

2.     定点数运算

3.     浮点数运算


第四章 中央处理器

主要内容:

1.     基本MIPS数据通路

2.     单周期控制器设计

3.     多周期控制器设计

4.     流水线数据通路

5.     微程序控制器设计


第五章  存储层次结构

主要内容:

1.    存储器概述

2.    半导体随机存取存储器

3.    主存储器与CPU的连接

4.    高速缓冲存储器(Cache)

5.    虚拟存储器


第六章  输入输出(I/O)系统

主要内容:

1.    输入输出系统概述

2.    外部设备(基本输入输出设备、外存储器)

3.    I/O接口

4.    I/O控制方式


第七章  总线

主要内容:

1.    总线概述

2.    总线的设计和使用

 

实验教学部分

主要内容:

1.     高级语言与机器表示之间对应关系的验证实验

2.     数据类型相互转换及其运算的实现与分析实验

3.     加法器、乘法器等运算器设计与实现系列实验

4.     中央处理器数据通路及控制通路设计与实现实验

5.    存储器性能分析实验

6.    存储器容量扩展实验

参考资料

1、David A. Patterson等,Computer Organization and Design—The Hardware/ Software Interface》(Fifth Edition) ,2014

2、Randal E. Bryant等,《深入理解计算机系统》, (第二版)机械工业出版社,2011

3、王保恒等,《计算机组成原理与设计》,机械工业出版社,2005


常见问题

问:本课程有选用的教材吗?

答:建议直接看英文原版:David A. Patterson等,《Computer Organization and Design—The Hardware/ Software Interface》(Fifth Edition) ,2014,这是由计算机系统结构领域的超级大牛编写的。如果阅读英文教材不太习惯,可以看机械工业出版社出版的中译本:计算机组成与设计:计算机组成与设计—硬件/软件接口(原书第5版),2015


问:学这门课前需要先了解哪些知识?

答:需要有一些数字电子技术和程序设计的基础,这样理解起来更加容易。但也可以边学本课程,遇到有疑问的地方,边问边补课,更有针对性,先行动起来最重要。


问:老师,这个课程可以帮到我考国防科技大学的研究生吗?

答:我校的研究生专业考试为学校自主命题,本课程基本涵盖了全国研究生统一考试大纲和我校考研的全部教学内容。