spContent=1946年，第一台实际使用的电子数字计算机 ENIAC诞生，从最初的电子管，历经了晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路的发展，目前正朝着高性能、智能化方向发展，其功能越来越强大，应用更加广泛，可以说我们的生活已经离不开计算机，是什么让计算机具有如此大的魅力？欢迎进入计算机组成原理课程的学习，一起探寻计算机组成的奥秘，认识计算机的基本组成，理解计算机的工作原理，掌握计算机主要部件的设计方法，奠定扎实的计算机专业基础。
1946年，第一台实际使用的电子数字计算机 ENIAC诞生，从最初的电子管，历经了晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路的发展，目前正朝着高性能、智能化方向发展，其功能越来越强大，应用更加广泛，可以说我们的生活已经离不开计算机，是什么让计算机具有如此大的魅力？欢迎进入计算机组成原理课程的学习，一起探寻计算机组成的奥秘，认识计算机的基本组成，理解计算机的工作原理，掌握计算机主要部件的设计方法，奠定扎实的计算机专业基础。
—— 课程团队
课程概述
计算机组成原理是计算机各专业的核心基础必修课。该课程的先修课程为高级语言程序设计和数字逻辑电路，后续课程有操作系统、微机原理与接口技术、嵌入式系统、计算机网络等课程，在整个计算机课程体系中处于承上启下的重要作用。
本课程主要学习冯诺依曼结构计算机的五大部件：运算器、控制器、存储器、输入输出系统以及把这五大部件连接在一起的总线。要求学生理解掌握计算机的基本组成、工作原理及设计方法，建立整机的概念，从而更深入理解高级语言，编写高效、可靠性的程序，也为学习后续软硬件课程及从事计算机设计、开发、应用与维护等工作打下基础。
本课程加强与相关课程之间的联系，使教学内容具有系统性；以案例教学法为主、有机结合类比教学法、启发式教学法，使抽象问题具体化，形象化，直观化，复杂问题简单化，易于同学们理解掌握
授课目标
1. 理解计算机系统的层次结构，认识冯·诺依曼计算机的特点，熟悉计算机性能指标。
2. 掌握半导体存储器的组成、工作原理及其与CPU的连接，掌握输入输出系统和主机的数据传输方式，理解总线在计算机系统中的地位和作用。
3. 掌握计算机中数据的表示、数据的运算以及ALU的设计方法，学会分析设计指令系统， 理解CPU的结构和功能，掌握组合逻辑控制器和微程序控制器的设计方法。
4. 形成系统思维能力，提高分析解决复杂问题的能力，增强独立思考能力和创新能力，学会辩证客观看待问题。
课程大纲
绪论
课时目标：从地位和作用、主要内容、学习目的、教材和参考教材、学习方法五个方面对该门课程做简单介绍，使学生对该门课程有所了解。
计算机系统概述
课时目标：了解计算机系统，理解计算机系统的层次结构，理解冯·诺依曼计算机的特点及硬件组成，掌握计算机的工作过程，熟悉计算机性能指标。
2.1 计算机系统简介
2.2 冯·诺依曼计算机特点和组成
2.3 细化的计算机基本组成
2.4 计算机的工作过程
2.5 计算机硬件主要技术指标
存储器（一）
课时目标：了解存储器的分类，掌握存储器的层次结构及技术指标，理解SRAM、DRAM、ROM存储器的组成原理，掌握主存储器与CPU的连接，掌握存储器的海明校验方法，了解提高存储器存取速度的措施。
3.1 存储器概述
3.2 主存储器
3.2.1 主存储器组织
3.2.2 数据在存储器中的存放
3.2.3 主存的技术指标
3.4 半导体存储芯片简介
3.5 静态SRAM基本单元电路
3.6 静态SRAM芯片举例
3.7 动态DRAM
3.8 动态DRAM的刷新
3.9 只读存储器ROM
3.10 存储容量的扩展
3.11 存储器和CPU的连接
3.12 存储器的校验
3.13 提高访存速度的措施
存储器（二）
课时目标：掌握Cache的工作原理，熟练掌握Cache和主存之间的映射方式，了解Cache替换算法和写策略。
4.1 Cache的引入和工作原理
4.2 Cache的基本结构和改进
4.3 Cache--主存地址映射
4.4 Cache--主存地址映射举例
4.5 Cache的替换算法
计算机的运算方法
课时目标：掌握计算机中数值型数据的表示、数据的加减乘除的运算方法以及ALU的设计方法。
5.1 有符号数和无符号数
5.2 原码表示
5.3 补码表示
5.4 反码表示
5.5 移码表示法
5.6 数的定点表示
5.7 数的浮点表示
5.8 IEEE754表示
5.9 定点数的移位运算
5.10 定点数的加、减运算
5.11 定点数的乘法运算
5.12 booth算法
5.13 定点数的除法运算
5.14 浮点数的加减运算
5.15 算术逻辑单元ALU
指令系统
课时目标：理解指令系统的指令格式，掌握指令的寻址方式，学会设计指令，了解RISC技术。
6.1 指令格式操作码
6.2 指令格式地址码
6.3 指令类型
6.4 寻址方式
6.5 典型计算机指令格式
6.6 指令格式设计举例
6.7 精简指令集RISC技术
中央处理器CPU
课时目标： 理解CPU的结构和功能，掌握指令周期，理解控制单元的功能，掌握组合逻辑控制单元的设计，理解微程序控制的设计思想，掌握微程序设计方法，掌握指令流水线技术。
7.1 CPU的结构和功能
7.2 指令周期
7.3 控制器微操作命令的分析
7.4 控制单元的外特性
7.5 时序系统和控制方式
7.6 组合逻辑控制单元设计
7.7 微程序控制器
7.7.1 微程序设计思想
7.7.2 微指令的编码方式
7.7.3 微指令地址的形成
7.7.4 微指令格式
7.7.5 微程序控制单元的设计
7.8 流水线技术
总线
课时目标： 理解总线的概念，熟悉总线标准和结构，掌握总线判优和通信控制方式。
8.1 总线基本概念
8.2 总线结构
8.3 总线判优
8.4 总线通信控制
输入输出系统
课时目标： 理解I/O系统基本概念，理解I/O接口，掌握程序查询方式、中断方式、DMA方式的原理及相关接口电路组成。
9.1 输入输出系统概述
9.2 主机和外设信息传送控制方式
9.3 I/O接口
9.4 程序查询方式
9.5 程序中断方式
9.5.1 中断接口电路
9.5.2 中断处理过程
9.5.3 中断服务程序
9.6 CPU内的中断系统
9.7 DMA方式
展开全部
预备知识
学习过高级语言程序设计课程，具备一定的编程能力，学习过数字电路基础课程，熟悉常用的组合逻辑电路和时序逻辑电路，如果具有汇编语言基础，对本课程的学习将有更大的帮助。
参考资料
[1] 唐朔飞 编著.计算机组成原理.北京:高等教育出版社,2013.
[2] 白中英,戴志涛主编.计算机组成原理.北京:科学出版社,2016.
[3] 王爱英编著.计算机组成与结构.北京:清华大学出版社,2018.
[4] 袁春风,余子濠 编著.计算机系统基础.北京:机械工业出版社,2019.
[5]谭志虎主编.计算机组成原理.北京:人民邮电出版社.2021
