计算机组成原理 清华大学出版社 教材PPT 课程简介

一、教 材 二、时间安排 三、教学内容 四、计算机硬件系统 五、教学内容组织 六、教学环节与成绩评定 七、课程导引
一、教材
教材： 教材：计算机组成与结构 第四版 清华大学出版社） 王爱英主编 （清华大学出版社） 习题集： 习题集：教材后 参考书： 参考书：计算机组成原理 高等教育出版社） 唐塑飞 编 （第二版 高等教育出版社）
四、计算机硬件系统
包括： 包括： 运算器 控制器 Cache 存储系统 主存储器 辅助存储器 输入设备 I/O系统 输出设备 它们通过总线和接口被连接在一起， 它们通过总线和接口被连接在一起，构成一 台完整的计算机。 台完整的计算机。
cpu {
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计算机硬件系统
计算机硬件系统
运 算 器 运算器是计算机中对数据进行处理的部件， 运算器是计算机中对数据进行处理的部件， 其主要功能包括： 其主要功能包括： 1、执行数值型数据的算术加、减、乘、除运算， 算术加、 运算， 、执行数值型数据的算术加 执行逻辑数据的与 运算， 执行逻辑数据的与、或、非运算， 由ALU完成 完成 2、暂时存放参加运算的数据和中间结果， 、暂时存放参加运算的数据和中间结果， 由多个通用寄存器 寄存器来承担 由多个通用寄存器来承担
教学内容组织
第三单元：由教材第四章、 第三单元：由教材第四章、第七章和第八章 组成，以多层存储器的组成与运行原理， 组成，以多层存储器的组成与运行原理，设计与 实现方法为主进行讲解，三种存储器（ 实现方法为主进行讲解，三种存储器（cache、 、 主存、辅存）所用的存储介质 运行原理为基础 存储介质及 主存、辅存）所用的存储介质及运行原理为基础 知识，他们组成的存储系统为目标 存储系统为目标。 知识，他们组成的存储系统为目标。 第四单元：由教材的第九章、第十章组成， 第四单元：由教材的第九章、第十章组成， 介绍几种常用的输入输出设备的功能与组成， 介绍几种常用的输入输出设备的功能与组成，目 标是I/O系统 包括数据传送方式（中断方式、 系统， 标是 系统，包括数据传送方式（中断方式、 DMA方式）、通用接口和总线的结构与功能。 方式）、通用接口和总线的结构与功能。 方式）、通用接口
计算机硬件系统
控 制 器 运 算 器
控制器是计算机中控制执行指令的部件 1、正确执行每条指令： 、正确执行每条指令： ①取指令 ②分析指令 ③执行指令 2、控制程序和数据的输入与结果输出 、 3、对异常情况和某些请求的处理 、 控制器向计算机各部件提供每一时刻协同运 行所需要的控制信号
计算机硬件系统
计算机水平考试
课程导引
计算机组成（ 计算机组成（Computer Organization）是从计 ） 算机系统的内部来研究计算机构成的， 算机系统的内部来研究计算机构成的，是计算机 系统结构的逻辑实现。 系统结构的逻辑实现。 主要内容包括：运算方法、 组成、 主要内容包括：运算方法、CPU组成、主存 组成 储器和输入输出设备、 储器和输入输出设备、输入输出接口等的逻辑设 计。 计算机实现：计算机组成的物理实现，包括CPU 计算机实现：计算机组成的物理实现，包括 主存等部件的物理结构，硬件的集成度和速度、 主存等部件的物理结构，硬件的集成度和速度、 信号传输，电源、冷却、 信号传输，电源、冷却、装配等技术以及有关的 制造技术和工艺等。 制造技术和工艺等。
计算机组成原理
刘应成 副教授 计算机系统结构教研室 lyc@ Tel：72792185 ： QQ: 285941425
常见问题
1、该课程重要吗？ 、该课程重要吗？ 2、该课程难吗？ 、该课程难吗？ 3、怎么学？ 、怎么学？ 4、考试好过吗？ 、考试好过吗？
课程类别：专业课 课程性质：必修 考研占45分 软件水平考试必考 其他课程的基础
七、课程导引
计算机系统结构（ 计算机系统结构（Computer Architecture）是从 ） 外部来研究计算机系统的一门学科。 外部来研究计算机系统的一门学科。 主要研究软件、 主要研究软件、硬件功能分配和对软件硬件 界面的确定，即哪些功能由软件完成， 界面的确定，即哪些功能由软件完成，哪些由硬 件完成。 件完成。 研究的对象主要包括：数据表示、寻址方式、 研究的对象主要包括：数据表示、寻址方式、 指令系统、中断系统、存储系统、输入输出系统、 指令系统、中断系统、存储系统、输入输出系统、 流水线处理机、超标量处理机、互连网络、 流水线处理机、超标量处理机、互连网络、向量 处理机和并行处理机等。 处理机和并行处理机等。
作业一 1、谈谈自己对计算机的认识。 谈谈自己对计算机的认识。 谈谈自己对计算机的认识 要求：文理通顺、结构合理，不限字数。 要求：文理通顺、结构合理，不限字数。 2、 p23 1.9 、 作业本上写清楚班级 学号。 班级、 作业本上写清楚班级、学号。 请各班学习委员按学号顺序收作业， 请各班学习委员按学号顺序收作业，交作 业至实验楼2308，过时不候。 业至实验楼 ，过时不候。
2、平时成绩（30%） 、平时成绩（ ） 实验（ ① 实验（10%） ） 10学时，共5个实验，每个实验 分。 学时， 个实验， 学时 个实验 每个实验2分 课外作业（ ② 课外作业（10%） ） 要求：认真、独立完成，不得抄袭。 要求：认真、独立完成，不得抄袭。
考勤（ ） ③ 考勤（5%） 旷课一次扣3分 迟到一次扣1分 旷课一次扣 分，迟到一次扣 分；无故缺课 10%、缺课 或无故缺 作业、实验者取消考 或无故缺1/3作业 、缺课1/3或无故缺 作业、实验者取消考 试资格。 试资格。 学习态度（ ） ④ 学习态度（5%）
冯·诺依曼计算机的特点
1. 计算机由五大部件组成 2. 指令和数据以同等地位存于存储器， 可按地址寻访 3. 指令和数据用二进制表示 4. 指令由操作码和地址码组成 5. 存储程序 6. 以运算器为中心
计算机系统的4. 5. 6. 大型机 巨型机 小型机 微型机 工程工作站 联机系统和计算机网络
计算机硬件系统
控 制 器 cache 主 辅 存 存 输出设备 运 算 器
输入设备
这些部件和设备通过接口和总线连接在一 构成一台完整计算机硬件系统，系统工作。 起，构成一台完整计算机硬件系统，系统工作。
计算机硬件系统
冯·诺依曼计算机 诺依曼计算机
存储程序 将事先编好的程序（ 包括数据） 将事先编好的程序 （ 包括数据 ） 存入 到同一个存储器，然后再启动计算机工作， 到同一个存储器 ， 然后再启动计算机工作 ， 计算机自动 机自动、 计算 机自动 、 连续地从存储器中取出指令 并运行，这个过程不需要人工干预。 并运行，这个过程不需要人工干预。
计算机硬件系统
控 制 器 运 算 器 输入设备 输入设备是向计算 机输入程序和数据的设 通过接口 总线与 接口和 备，通过接口和总线与 主机相联 相联， 主机相联，用于人机交 例如：鼠标、 互。例如：鼠标、键盘 等等。 等等。
cache 主 辅 存 存
计算机硬件系统
控 制 器 cache 主 辅 存 存 运 算 器 输入设备 输出设备 输出设备是计算 机用来送出计算机内 部信息的设备。例如： 部信息的设备。例如： 显示器、打印机等等 等等。 显示器、打印机等等。
计算机的应用
1. 科学计算 2. 数据处理 3. 计算机控制 4. 计算机辅助设计/计算机辅助制造 (CAD/CAM) 5. 人工智能 6. 嵌入式应用
五、教学内容组织
教学内容以硬件为主，按计算机组成， 教学内容以硬件为主，按计算机组成，分成 以硬件为主 五个单元来讲： 五个单元来讲： 第一单元：教材的第三章，以运算器的功能、 第一单元：教材的第三章，以运算器的功能、 组成与设计为主进行讲解，其中数字化编码 数字化编码、 组成与设计为主进行讲解，其中数字化编码、数 据表示和数值型数据的运算方法为本单元的基础 据表示和数值型数据的运算方法为本单元的基础 知识，运算器部件为目标。 知识，运算器部件为目标。 第二单元：教材的第五章、第六章， 第二单元：教材的第五章、第六章，以控制 器的功能、组成与设计为主进行讲解，其中指令 器的功能、组成与设计为主进行讲解，其中指令 格式、指令系统、寻址方式等为本单元的基础知 格式、指令系统、寻址方式等为本单元的基础知 控制器是目标。 识。控制器是目标。
控 制 器 存储器系统 cache 主 辅 存 存 由cache、主存、辅存 、主存、 组成的三层存储器系统， 组成的三层存储器系统， 用来存放数据和程序等 信息， 信息，是计算机系统的 一个子系统， 一个子系统，每一层所 用的存储介质各不相同。 存储介质各不相同 用的存储介质各不相同。 分三章来讲解。 分三章来讲解。 运 算 器
二、时间安排 本课程共64学时，其中讲授 ， 本课程共 学时，其中讲授54，实 学时 验10学时 学时 1-18周按照课表时间上课，实验另外 周按照课表时间上课， 周按照课表时间上课 找时间做。 找时间做。
三、教学内容
计算机组成原理课程大纲规定： 计算机组成原理课程大纲规定： 单台计算机的完整硬件系统的 讲解单台计算机的完整硬件系统 讲解单台计算机的完整硬件系统的基本组成 原理与内部运行机制和系统结构的基本概念和基 原理与内部运行机制和 本理论 。 单台：非多机系统， 单台：非多机系统，非多处理机结构 基本：不一定是最高性能、最合理的组合，而是 基本：不一定是最高性能、最合理的组合， 最基础的、 最基础的、必要的组成部分 完整：计算机的全部的、 完整：计算机的全部的、基本的硬件功能部件
教学内容组织
第五单元：即教材第十一章， 第五单元：即教材第十一章，重点介 超级标量处理机、 绍超级标量处理机、超级流水线处理 机和超长指令字处理机、向量处理机、 机和超长指令字处理机、向量处理机、 阵列处理机和多处理机的系统结构。 阵列处理机和多处理机的系统结构。
六、教学环节与成绩评定
1、理论教学（70%） 理论教学（ 理论教学 ） 50学时，基础知识用 学时，第一、二、 学时， 学时， 学时 基础知识用4学时 第一、 五单元分别用8/14/12/8/2，习题 三、四、五单元分别用 ， 学时。 课6学时。 学时 要求： 要求：课前预习 不无故缺课、迟到、课堂不讲话。 不无故缺课、迟到、课堂不讲话。