spContent=你想知道计算机是如何工作的吗？你想自己设计一个CPU吗？来吧，加入我们的《计算机组成原理》课程，让我们一起来剖析计算机的硬件组成及工作原理，解析计算机的母语-机器指令，让你更懂计算机！
你想知道计算机是如何工作的吗？你想自己设计一个CPU吗？来吧，加入我们的《计算机组成原理》课程，让我们一起来剖析计算机的硬件组成及工作原理，解析计算机的母语-机器指令，让你更懂计算机！
—— 课程团队
课程概述
一、课程适合人员
大二及以上计算机相关专业的本科学生；
计算机专业的考研人员；
计算机相关领域的工程技术人员；
二、课程性质
本课程是计算机专业的专业基础课，在硬件课程体系中起承上启下的作用，也是学习计算机软件课程（如操作系统、汇编语言程序设计等）的课程基础。
三、课程主要内容
主要讲解计算机系统中的信息表示与基本运算；重点讲解计算机中的运算器、存储器、控制器、输入输出系统的组成与工作原理，以及单台计算机的内部运行机制。
四、课程特色
强调基本知识和基本原理的学习；剔除繁杂的“枯枝”细节，保留经典性和应用性较强的精干内容。还兼顾了学习者考研的需求。
授课目标
1.理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，建立完整的计算机系统的整机概念。
2.理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。
3.能够综合运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，对一些基本部件进行简单设计;并能对高级程序设计语言(如C语言)中的相关问题进行分析。
课程大纲
计算机系统概论
课时目标：了解计算机的分类和计算机的发展历程；熟悉计算机硬件的基本组成，清楚计算机软件的概念；理解计算机系统的层次结构，初步建立计算机系统的总体概念。
1.1计算机的分类与发展
1.2 计算机的硬件系统
1.3 计算机的软件系统与计算机的层次结构
1.4 计算机的性能指标
数据的表示方法
课时目标：理解和掌握计算机中数值数据的定点表示法和浮点表示法，了解字符和汉字的编码表示；理解设置校验码的目的，并掌握奇偶校验码的编写和应用。
2.1数值数据的编码格式及十进制数表示
2.2 数值数据的定点表示方法
2.3 数值数据的浮点数表示方法
2.4 文字信息的表示方法
2.5 校验码
定点数的运算方法及其运算器
课时目标：掌握定点数的加、减、乘、除运算及逻辑运算和移位操作；理解定点运算器的组成及工作原理。
3.1 定点数的加减运算
3.2 定点数的加减运算器
3.3 定点数的乘法运算及其运算器
3.4 定点数的除法运算及其运算器
3.5 逻辑运算与移位操作
3.6 多功能算术逻辑运算单元
3.7 定点运算器的基本结构
浮点数的运算方法及其运算器
课时目标：理解浮点数的加、减、乘、除运算原理；掌握浮点运算流水线技术。
4.1浮点数的加减运算
4.2 浮点数的乘除运算
4.3 浮点运算流水线
存储系统及主存储器
课时目标：了解存储器的分类，理解存储系统的分层结构；认识主存储器的主要组成，理解主存储器的工作原理，掌握主存储器的扩展方法。
5.1存储器的分类
5.2存储系统的层次结构
5.3静态RAM存储器
5.4动态RAM存储器
5.5只读存储器
5.6FLASH存储器
5.7存储容量的扩展
高速存储器
课时目标：理解各种提高存储器访问速度的方法，掌握Cache的基本原理和Cache的各种地址映射方法，了解Cache的各种替换与写入策略。
6.1双端口存储器
6.2多模块交叉存储器
6.3Cache的基本原理
6.4Cache的地址映射
6.5Cache的替换与写入策略
虚拟存储器
课时目标：了解虚拟存储器的概念，掌握对虚拟存储器进行管理的方法。
7.1虚拟存储器概述
7.2页式虚拟存储器
7.3段式虚拟存储器
指令系统
课时目标：了解计算机指令系统的发展过程，掌握指令格式、指令的寻址方式和指令中操作数的各种寻址方式。
8.1指令系统概述
8.2指令格式
8.3指令寻址方式
8.4数据寻址方式-1
8.5数据寻址方式-2
8.6指令类型
中央处理器（一）
课时目标：了解CPU是如何实现取指令和执行指令的；理解在CPU工作中时序信号的产生和作用。
9.1CPU的功能和组成
9.2 指令周期
9.3 指令周期例题
9.4 时序信号的作用与体制
9.5 时序发生器的组成和控制方式
中央处理器（二）
课时目标：理解CPU中控制器的组成与工作原理；了解控制器的设计与实现方法；掌握处理器的流水线技术。
10.1 微程序控制器的原理
10.2 微程序设计举例
10.3 微程序设计技术
10.4 硬布线控制器
10.5 流水线处理器
10.6 流水线的相关冲突问题
10.7 RISC处理器
总线系统
课时目标：理解总线的概念；掌握总线接口的组成及功能；了解总线数据的传送模式和计算机中常用的总线标准。
11.1总线的概念和结构形态
11.2 总线接口
11.3 总线的仲裁
11.4 总线的定时和数据传送模式
11.5 总线标准
输入输出系统
课时目标：理解CPU与外设之间实现信息交换的方式，重点掌握程序查询、程序中断和DMA这三种方式的工作原理。
12.1外设分级与信息交换方式
12.2 程序查询方式
12.3 中断基本概念及I/O接口
12.4 单级/多级中断
12.5 中断控制器
12.6 DMA基本概念及传送方式
12.7 DMA控制器
12.8 通道方式
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预备知识
参考资料
推荐教材：白中英、戴志涛，计算机组成原理（第6版），科学出版社，2019.8
参考教材：
唐朔飞 编著 《计算机组成原理》（第2版） 高等教育出版社 2008年1月
David A.Pattterson（美）等著，康继昌等译，《计算机组成与设计-硬件/软件接口》（第4版），机械工业出版社，2012.1
蒋本珊 编著《计算机组成原理》（第3版）， 清华大学出版社. 2013
王爱英 主编 《计算机组成与结构》（第5版）.，清华大学出版社. 2013
谭志虎 主编 《计算机组成原理》 （微课版）人民邮电出版社 2021
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