计算机组成原理
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spContent=今天你用计算机了吗?你眼中的计算机是什么?从大到天河一号超级计算机,小到个人计算机、智能手机、各种移动终端、家用电器、甚至只有指甲盖大小微处理器芯片,计算机已经深入到我们学习、工作和生活的各个领域。从最初的科学计算到现在的信息处理、智能控制、网络与多媒体应用、人工智能与大数据、机器人等,电子计算机从20世纪中期诞生,发展到现在这短短的几十年,蓬勃快速发展,深刻影响着人类的发展和进程。你想了解计算机的工作过程吗?你想了解计算机的工作原理吗?你想知道计算机的基本组成和设计方法吗?你想知道计算机的软硬件之间的接口和关系吗?请随我们一起进入《计算机组成原理》这门课程来揭开这些问题的奥秘吧!
—— 课程团队
课程概述

  《计算机组成原理》作为计算机科学与技术、人工智能等计算机相关专业的专业核心课程,是计算机硬件系列课程之一,同时又是整个相关专业的基础课程,属必修课。其课程目的是:掌握计算机的工作原理,深刻理解程序在计算机硬件上被执行的过程。理解计算机各个重要组成部分的设计思想,掌握其设计方法和硬件实现。

 同《微机原理与接口技术》与《单片机技术》、《嵌入式系统与应用》等硬件相关课程相比,其教学任务是:在单机系统范围内,讨论计算机各部件和系统的组成原理及其内部工作机制。通过学习,熟练掌握计算机各大部件的组成原理、设计方法、逻辑实现、及其相互连接构成整机系统的技术。而微机原理等课程分别是就微型机、单片机和ARM等嵌入式系统为主分别学习和掌握各种系统的编程和应用,属软硬件结合并偏向技术与应用。

 《计算机组成原理》是介于模拟电路、数字电路和微机原理与接口技术、单片机技术、计算机系统结构、嵌入式系统等硬件类课程之间的核心基础课程,承上启下,是分析、设计和实现各种通用和专门计算机系统如物联网、大数据和云计算及人工智能系统软硬件的核心基础课程,也是学习与了解计算机软件课程(如操作系统、汇编语言程序设计等)的先修基础。

  因此,《计算机组成原理》同以上课程相比,以理论、设计为主,实践为辅,具有知识面广、内容多、更新快,理论与实践相结合等特点。也就是说只有学习完《计算机组成原理》课程后,才能在此基础上,开展以上后续课程的学习。

   相比课程相关文献或教材中大量晦涩难懂的术语和繁杂电路图,本在线课程试图从探寻计算机研制的初衷、期间遇到的困难、设计思想的提出、每一个技术的进步及发展过程中的趣事等开始,按图索骥,从计算机的设计者的角度,循序渐进,引导学习者去理解整个计算机系统及各个组成部分的设计思想和方法,及探索和思考如何提高计算机性能的各种可能途径和方法,逐步揭开计算机神秘的面纱,并在此基础上设计各种通用或专用计算机系统。

授课目标



通过本课程的理论教学及实验学习,使学生具备以下能力

教学目标1:掌握计算机硬件系统各组成部件的设计思想、逻辑实现和工作原理。

教学目标2:理解各部件联结成整机并协调运转的方法。

教学目标3:了解当代计算机系统的新技术和新成果。

课程大纲
预备知识

《模拟电子技术》和《数字电路》是计算机基础理论的一个重要组成部分,主要为《计算机组成原理》课程中各个硬件组成的实现提供模拟电路及其元器件、数字逻辑电路及其元器件等基本理论和方法,为计算机组成原理、微机原理与接口技术与嵌入式系统及应用等后续课程提供必要的基础。

参考资料

1)《计算机组成原理》(第六版),白中英编著,科学出版社,2019年出版。

2)《计算机组成与系统结构》(第三版),袁春风编著,清华大学出版社,2012

3)《计算机组成原理》(第二版),唐朔飞编著,高等教育出版社,2008

4)《计算机组成与设计:硬件/软件接口(原书第5版)》,戴维 A.帕特森 (David A.Patterson) 等著,王党辉等译,机械工业出版社出版,2017

(5)《计算机组成原理》(微课版),谭志虎 秦磊华等编著,人民邮电出版社,2021年3月版。

常见问题

Q :  学习这门课都需要哪些必备的基础知识?

A : 模拟电子技术和数字电路。

Q : 这门课程主要面向哪些学习群体?

A :  本课程面向对计算机的组成和设计感兴趣的大学生、研究生、以及各行业的科技工作者。

Q : 同《微机原理与应用》课程的区别是什么?

A : 《微机原理与应用》课程学习的对象是微型机,通常是以X86系列微型计算机为例学习微处理器芯片和存储器及各种接口芯片互连成系统的过程,侧重应用。《计算机组成原理》课程主要是讨论通用单处理机系统中,计算机各部件和系统的组成原理及内部工作机制,侧重讨论各个组成部分的组成原理、设计方法和逻辑实现。