文档介绍：计算机组成原理
教材及参考数目
教材:
陈智勇.《计算机组成原理》. 西安电子科技大学出版社.
参考数目:
唐朔飞.《计算机组成原理》.高等教育出版社
白中英.《计算机组成原理》. 科学出版社.
王爱英.《计算机组成与结构》.清华大学出版社.
俸远祯.《计算机组成原理》.电子工业出版社
李亚民.《计算机组成与系统结构》.清华大学出版社.
成绩及考核方式
考核方式:
期末考试,笔试,闭卷,时间120分钟。
成绩构成:
期末成绩占70%
平时成绩占20%
实验成绩占10%
课程性质
《计算机组成原理》是计算机科学与工程中所有专业的一门核心课程,从课程地位来说,它在先导课和后续课之间起着承上启下和继往开来的作用。本课程属于必修课和专业技术基础课。
通过课程的教学使学生懂得数字计算机的基本组成和工作原理,能建立整机的概念,为进一步深入学****有关计算机硬件的后续课程打下了良好基础。该课程有较广的适应面,可培养学生在各类计算机上从事开发和应用的需要。
课程学****要求
了解计算机的发展历程、计算机的应用领域、计算机的硬件和软件组成、计算机的性能以及计算机系统的分类方法和层次结构等。
掌握计算机中数据的表示方法、定点数和浮点数的机器码表示、定点数和浮点数的加减乘除运算,以及运算器的组成及设计方法。
掌握存储器的组成与分类方法、存储器的性能指标、RAM与ROM存储器的工作原理、主存储器的设计方法,了解虚拟存储器和Cache的组成及工作原理。
掌握指令和数据的寻址方式、指令格式的分析与设计方法。
掌握CPU的组成及功能、微程序设计技术、流水CPU和RISC CPU的组成与性能分析。
掌握总线的基本概念、总线的控制方式,了解PCI总线的功能和特点。
了解典型的输入/输出设备、I/O设备数据传送控制方式
实验教学内容
运算器组成实验
掌握简单运算器的数据传送通路;验证算术逻辑运算单元74LS181的逻辑功能。
半导体存储器原理实验
掌握静态随机存储器SRAM的工作特性及数据的读写方法。
微程序设计实验
掌握时序产生器、微程序控制器的组成及工作原理;掌握微程序的编制、写入和读出验证的方法;理解用微程序解释机器语言源程序的工作原理。
总线控制实验
理解总线的概念及其特性;掌握总线传输控制特性。
数据通路组成与故障分析实验
熟悉计算机的数据通路;掌握数字逻辑电路和总线连接中故障的一般规律,以及排除故障的一般原则和方法;对出现的故障,要求学生具有独立分析问题和解决问题的能力。
本章主要内容
计算机发展历程
计算机系统的层次结构
计算机系统的组成
计算机的工作过程
计算机性能
计算机的分类和应用
计算机发展历程
第一台电子计算机——ENIAC
1946年美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算机ENIAC ( Electronic Numerical Integrator puter )
第一台电子计算机(通用可编程序)
18800电子管,30吨,占地150平方米,功耗150kw
速度:5000次十进制加法/秒
ENIAC的特点:十进制表示,程序用插线开关实现
为了改进程序的输入方式:
,提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想。提出并描述一个计算机模型EDVAC(
Electronic Discrete Variable puter)
EDVAC直到1952年才调试成功
冯·诺依曼型计算机硬件组成
输出设备
输入设备
存储器
控制器
运算器
控制流CS
数据流DS
计算结果
程序和数据
具备的功能:
(1)输入输出功能
(2)记忆功能
(3)计算功能
(4)判断功能
(5)自我控制功能
计算机发展的几个过程
1946年开始的第一代电子管计算机:
计算机运算速度一般为每秒几千次至几万次,体积庞大,成本很高,可靠性较低,在此期间,形成了计算机的基本体系,确定了程序设计的基本方法,数据处理机开始得到应用。
1958年开始的第二代晶体管计算机:
运算速度提高到几万次至几十万次,可靠性提高,体积缩小,成本降低,工业控制机开始得到应用。
1965年开始的第三代中小规模集成电路计算机:
可靠性进一步提高,体积进一步缩小,成本进一步下降,运算速度提高到几十万次至几百万次。在此期间,形成机种多样化,生产系列化,使用系统化,小型计算机开始出现。
1972年开始的第四代超大规模集成电路(VLSI)计算机:
可靠性更进一步提高,体积更进一步缩小,成本更进一步降低,速度提高到每秒几百万次至几千万次。有机片大规模集成电路组成的微型机开始出现。
1991年开始的第五代巨大规模集成电路(ULSI)计算机:
运算速度提高到每秒几亿次至上百亿