第一節(jié)課內(nèi)容概念：

計算機組成原理在計算機專業(yè)的課程體系當中是非常重要的一門課

這門課是計算機專業(yè)的核心課程,是基礎(chǔ)課程

數(shù)字邏輯設(shè)計

數(shù)字電子技術(shù)等課程

這門課程為什么這么重要

因為這門課程是計算機專業(yè)的課程體系當中

唯一的一門講授計算機硬件的邏輯實現(xiàn)的課程

是計算機課程體系當中硬件系列課程的上層

講授的內(nèi)容

這門課程的名稱上面有三個關(guān)鍵詞

第一個關(guān)鍵詞就是計算機

在計算機的發(fā)展歷史上

曾經(jīng)出現(xiàn)過多種類型的計算機

比如說機械式的計算機

模擬電子計算機

數(shù)字電子計算機

那么現(xiàn)在的計算機幾乎都是數(shù)字電子計算機

因此這門課的內(nèi)容就是圍繞著數(shù)字電子計算機展開的

第二個關(guān)鍵詞就是組成（organization、組織）

那么什么是組成組成

是指計算機硬件系統(tǒng)的邏輯實現(xiàn)，不是物理實現(xiàn)

那么什么是計算機硬件系統(tǒng)的邏輯實現(xiàn)

用數(shù)字電路，數(shù)字邏輯的知識以及學過的門電路、觸發(fā)器等數(shù)字電子的元器件來實現(xiàn)計算機的硬件系統(tǒng)

第三個關(guān)鍵詞是原理

講授數(shù)字電子計算機硬件系統(tǒng)邏輯實現(xiàn)的一般原理，不依托任何具體機型

是指在計算機發(fā)展過程當中，多種數(shù)字電子計算機實現(xiàn)的公共的原理

講授的內(nèi)容主要分以下三大部分

第一部分基本部件的結(jié)構(gòu)和組織方式

用我們學過的數(shù)字邏輯的知識

數(shù)字電子的知識

對計算機的基本部件進行邏輯實現(xiàn)

第二塊重要的內(nèi)容是基本運算的操作原理

計算機的基本功能就是實現(xiàn)加、減、乘、除等運算的這些功能

這些運算在計算機當中是如何實現(xiàn)的

如何用數(shù)字電路的知識來實現(xiàn)這些運算的硬件電路

第三部分就是基本部件和基本單元的一些設(shè)計思想，還有一部分內(nèi)容就是怎么把這些部件連接起來

成為一個能夠協(xié)調(diào)運行的一個整體的一個系統(tǒng)

這門課程的特色是要講授計算機組成的一般原理

不以具體機型為依托

這樣做的好處是

將來大家在設(shè)計計算機的時候

是對計算機進行邏輯設(shè)計的時候

可以不受任何具體機型具體實現(xiàn)方式的這個制約

創(chuàng)新性的或者自主性的完成這個系統(tǒng)的設(shè)計

這種講法也有一定的問題

感覺可能比較空

因為沒有實現(xiàn)一個計算機的邏輯設(shè)計

那么為了解決這個問題

給大家推薦了兩本教材

那么這些教材里面都有具體機型的邏輯實現(xiàn)

甚至根據(jù)這些教材，可以設(shè)計完成一個具體的處理器的邏輯設(shè)計

通過這種方式實現(xiàn)這個課程的落地

另外這個課程的組織采用的是自頂向下的方式

進行層層細化

首先給出整個計算機硬件系統(tǒng)的這個概念

然后逐漸的進行細化

最后完成最底層的部件的邏輯實現(xiàn)

從而完成整個計算機硬件系統(tǒng)的邏輯實現(xiàn)

教材：計算機組成原理（唐朔飛） 以及 配到練習冊

推薦的兩本參考教材

教材的名稱是計算機組織與設(shè)計硬軟件接口技術(shù)

risk它指的是精簡指令集計算機

第二本教材叫做數(shù)字設(shè)計和計算機體系結(jié)構(gòu)

這本教材分了兩部分

前一部分的內(nèi)容是關(guān)于數(shù)字設(shè)計的

那么講了數(shù)字電路的基本知識和基本設(shè)計方法

并且給出了兩種硬件描述語言來描述數(shù)字設(shè)計

第二部分計算機體系結(jié)構(gòu)的這一部分

實際上講授的是mips處理器

它的邏輯實現(xiàn)講的非常的清晰

看一下課程在課程體系當中的重要地位

這個圖在計算機課程體系當中非常重要的一個圖

現(xiàn)代計算機專業(yè)它的課程體系呢就是根據(jù)這個圖進行設(shè)置的

中間藍色的部分是指令集體系結(jié)構(gòu)也就是計算機軟硬件系統(tǒng)的一個交界面那這部分內(nèi)容是計算機體系結(jié)構(gòu)課程要學的

那在它的下一層就是計算機組成原理要學的一些內(nèi)容

比如說處理器memory，還有database

右側(cè)這個藍色的圖

在這個圖當中

硬件的最上層就是計算機組成原理

軟硬件之間的這個交界面就是計算機體系結(jié)構(gòu)課程

那么這兩門課它的內(nèi)容上是有很大的區(qū)別的

計算機組成原理講如何實現(xiàn)想實現(xiàn)的細節(jié)

計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呢我們是采用分析加評測的方式

來說明為什么在計算機系統(tǒng)設(shè)計當中要進行這樣的一個設(shè)計

比如說cache是計算機系統(tǒng)當中非常重要的一個部件，大大提升了計算機系統(tǒng)的速度

特別是對內(nèi)存當中數(shù)據(jù)和指令的存取速度

那么cache有多種組織方式

比如說組相連

直相連和全相連

那么在組相連當中

又有兩路組相連

四路組相連

假如說選擇了組相連這種方式對開始進行組織

到底哪一種相連方式適合我們這個計算機系統(tǒng)的設(shè)計

那我們就要采用分析加評測的方式

另外比如說我們要確定一條指令

是否要把它引入到計算機的指令集當中

也要采用分析家評測的方式來確定

把這條指令引入到計算機當中

會給我們帶來什么好處

也會給我們帶來什么問題

從而確定是否把這條指令引入到系統(tǒng)當中

一旦這條指令被引入到系統(tǒng)當中了

那么計算機組成

這門課或者是計算機組成的設(shè)計人員

那就要確認用什么樣的方式來實現(xiàn)這條指令

這個課程的組織

我們這個課程的組織是采用自頂向下的方式進行層層細化

所以這門課程的組織呢一共分成了四篇

第一篇是計算機系統(tǒng)概論

我們給出計算機系統(tǒng)硬件的概念

以及程序在計算機系統(tǒng)當中是如何執(zhí)行的

第二篇就是計算機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

比如說存儲器,i\o,系統(tǒng)總線

cpu是計算機系統(tǒng)的核心

是計算機系統(tǒng)當中非常重要的部件

那為了把cpu講清楚啊

寫清楚

那我們在此基礎(chǔ)上對cpu專門用一篇來進行描述

cpu中的核心部件包括alu，cu，cpu內(nèi)部的互聯(lián)以及各種類型的寄存器

CU是真?zhèn)€計算機的控制核心，也是計算機系統(tǒng)當中最重要的部分

CU獨立出來講解

主要介紹排隊邏輯、寄存器、解碼器、存儲控制等等這幾部分內(nèi)容

我們對指令的微操作進行分析

然后用兩種方式來實現(xiàn)計算機的控制器或者cpu當中的控制器

一種方式呢就是采用硬聯(lián)方式

另外一種方式是采用微程序設(shè)計的方式來完成計算機的設(shè)計

這個課程一共分成三大部分

第一部分就是計算機組成原理之機器

計算機系統(tǒng)的基本概念將在第一章進行介紹

第三章我們介紹總線

第四章我們介紹存儲器

第五章我們介紹輸入輸出系統(tǒng)

第二大部分就是計算機組成原理之數(shù)字

主要的內(nèi)容就是我們的第六章

要講授計算機當中數(shù)據(jù)的表示

數(shù)據(jù)的基本運算方法

以及實現(xiàn)這些運算方法的運算器

第三大部分講授計算機組成原理的cpu

主要就是指第七章第八章第九章和第十章

第七章就是指令系統(tǒng)

我們會進行一個簡要的介紹

因為指令系統(tǒng)呢是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或者計算機體系結(jié)構(gòu)的課程當中要講的主要的內(nèi)容

那第八章我們會介紹cpu的結(jié)構(gòu)和功能

在此基礎(chǔ)上在第九章、第十章介紹控制單元和控制單元的設(shè)計