计算机组成原理(山东科技大学)
计算机组成原理(山东科技大学)
5000+ 人选课
更新日期:2025/05/10
开课平台智慧树
开课高校山东科技大学
开课教师韩进东野长磊薛庆军于建志刘连山
学科专业工学计算机类
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
"计算机组成原理”是计算机类专业的核心基础课程,在计算机学科系列课程中处于承上启下的作用。该课程重点讲授冯诺依曼型计算机的基本组成部件(包括运算器、控制器、存储器、输入/输出)的结构、工作原理、内部运行机制和逻辑设计方法。加深学生对计算机软、硬件系统的整体化理解,建立硬件/软件协同的整机概念,并培养学生的计算机系统设计能力。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
计算机系统概论
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计算机系统简介
东野长磊
计算机的基本组成
东野长磊
计算机的工作过程
东野长磊
系统总线
系统总线
薛庆军
总线控制
薛庆军
存储器
概述
韩进
主存储器
主存储器概述
韩进
随机存储器RAM(一)
韩进
随机存储器RAM(二)
韩进
只读存储器ROM
韩进
存储器与CPU的连接
韩进
提高访存速度的措施
韩进
存储器校验
韩进
高速缓冲存储器
概述
韩进
Cache-主存地址映射和替换策略
韩进
例题
韩进
输入输出系统
概述
薛庆军
I/O设备与I/O接口
薛庆军
程序中断方式
薛庆军
DMA方式
薛庆军
计算机的运算方法
无符号数和有符号数
薛庆军
数的定点表示和浮点表示
薛庆军
定点运算
移位运算
薛庆军
加法与减法运算
薛庆军
乘法运算
薛庆军
除法运算
薛庆军
浮点四则运算
韩进
算数逻辑单元
ALU电路
韩进
快速进位链
韩进
指令系统
机器指令
指令的一般格式
于建志
指令字长
于建志
操作数类型和操作类型
操作数类型及数据存储方式
于建志
操作类型
于建志
寻址方式
指令寻址
于建志
数据寻址
于建志
数据寻址
于建志
指令格式举例
设计指令格式应考虑的各种因素
于建志
指令格式设计举例
于建志
例题
于建志
RISC技术
于建志
CPU的结构和功能
CPU的结构
韩进
指令周期
韩进
指令流水
韩进
中断系统
中断系统
韩进
中断屏蔽技术
韩进
控制单元的功能
操作命令的分析
取指周期和间址周期
刘连山
执行周期和中断周期
刘连山
控制单元的功能
控制单元的外特性
刘连山
控制信号举例(一)
刘连山
控制信号举例(二)
刘连山
多级时序系统
刘连山
控制方式
刘连山
控制单元的设计
组合逻辑设计
微操作的节拍安排
东野长磊
组合逻辑设计步骤
东野长磊
微程序设计
微程序设计思想的产生
东野长磊
微程序控制单元框图及工作原理
东野长磊
微指令的编码方式
东野长磊
微指令序列地址的形成
东野长磊
微指令的格式
东野长磊
微程序设计举例
东野长磊
  • 第一章计算机系统概论

    本章为计算机组成原理的系统概述部分,主要学习计算机系统的组成,掌握计算机的系统层次结构,包括计算机硬件的基本组成(五大部件的构成)、计算机软件的分类,以及计算机的基本工作过程。特别是掌握冯诺依曼型计算机的工作原理,通过对一个简化的计算机系统的运行分析,掌握计算机自动运行的核心思想。

  • 1.1计算机系统简介

    了解计算机的系统的两大部分组成;掌握计算机的层次化系统结构。

  • 1.2计算机的基本组成

    掌握冯诺依曼型计算机的的特点,了解现代计算机的组成结构。

  • 1.3计算机的工作过程

    掌握冯诺依曼型计算机的自动工作原理

  • 第二章系统总线

    本章主要介绍总线的概念及总系的组成。

  • 2.1系统总线

    主要介绍什么是系统总线

  • 2.2总线控制

    主要讲述总线的判优控制方式和通信方式。

  • 第三章存储器

    本章重点介绍存储器的分类、工作原理、组成方式,主存与CPU的连接以及CACHE的工作原理,重点掌握主存与CPU的连接以及CACHE与主存地址的映射。

  • 3.1概述

    本节主要介绍存储器的分类、种类及存储器的层次结构。

  • 3.2主存储器

    本节介绍ROM,RAM的结构、工作原理以及与CPU的连接,重点掌握存储器与CPU的连接。

  • 3.3高速缓冲存储器

    本届重点介绍CACHE的结构、工作原理、CACHE与主存的三种映射方式以及CACHE的替换策略。

  • 第四章输入输出系统

    本章主要学习输入输出系统的概念、组成,以及工作方式。

  • 4.1概述

    主要介绍输入输出的发展概况及组成

  • 4.2I/O设备与I/O接口

    主要介绍I/O由哪些设备组成及接口的功能。

  • 4.3程序中断方式

    主要学习中断传输方式的工作原理,及优先级问题

  • 4.4DMA方式

    学习DMA额概念及工作原理

  • 第五章计算机的运算方法

    本章主要学习计算机中数的表示方式和计算方法及过程,以及响应的硬件实现方法

  • 5.1无符号数和有符号数

    本节主要讲述有符号数和无符号数的表示方式和范围

  • 5.2数的定点表示和浮点表示

    本节主要学习定点和浮点数的表示方式

  • 5.3定点运算

    本节主要学习二进制的加减乘除运算

  • 5.4浮点四则运算

    本节主要介绍浮点的加减运算、规格化及浮点运算溢出的判断。

  • 5.5算数逻辑单元

    本节主要介绍快速进位链的原理及ALU单元的结构及工作原理。

  • 第六章指令系统

    本章介绍了机器指令系统的分类、常见的寻址方式、指令格式以及设计指令系统时应考虑的各种因素。根据指令系统的要求,分析了指令字中各字段的位数及其含义,阐述了扩展操作码技术的运用;分析了指令寻址方式和数据寻址方式;分析了RISC的主要特点及其与CISC的区别。

  • 6.1机器指令

    本节阐述了设计指令格式的方法,根据指令系统的要求,分析机器指令的一般格式以及指令字中各字段的作用,分析了扩展操作码技术的运用。

  • 6.2操作数类型和操作类型

    本节分析了指令的数据类型和操作类型,分析了在按字节和字寻址的存储器中,数据的存放方式,分析了数据“边界对准”方式和“边界不对准”方式对访存操作的影响。

  • 6.3寻址方式

    本节分析了指令寻址和数据寻址方式,并分析了不同的寻址方式对操作数的寻址范围、访存次数和所需的硬件支持。

  • 6.4指令格式举例

    本节分析了设计指令格式应考虑的各种因素,针对典型指令格式,阐述了设计指令格式时必须要从诸多方面综合考虑,并进行了指令格式设计举例。

  • 6.5RISC技术

    本节分析了 RISC 的主要特点及其与 CISC 的区别。

  • 第七章CPU的结构和功能

    本章从分析CPU的功能和内部结构入手,详细讨论机器完成一条指令的过程以及流水技术;进一步概括了中断技术在提高整机系统效能方面的作用。

  • 7.1CPU的结构

    本节从CPU的功能出发,介绍了CPU的组成及结构。

  • 7.2指令周期

    本节介绍指令周期的基本概念及指令周期的数据流。

  • 7.3指令流水

    本节介绍流水的基本概念、流水的性能指标及流水结构。

  • 7.4中断系统

    本节结合前面讲过的I/O中断,系统的讲述了中断系统的功能、组成、实现以及中断屏蔽技术。

  • 第八章控制单元的功能

    本章结合指令周期的4个阶段,着重分析控制单元为完成不同指令所发出的各种操作命令。

  • 8.1操作命令的分析

    本节按指令周期的4个阶段,分析各个阶段的微操作及其对应的微操作命令

  • 8.2控制单元的功能

    本节重点介绍控制单元的外特性、多级时序系统和控制方式。

  • 第九章控制单元的设计

    本章主要讲解从逻辑上如何设计一个控制单元,本章以设计10条机器指令的控制单位为目标,要求掌握组合逻辑设计和微程序设计两种设计方法,使学生能初步掌握设计控制单元的思路,并比较两者设计思路在设计思想、设计步骤、设计方法上的不用,以及两者的应用场合,为今后设计计算机打下理论基础。

  • 9.1组合逻辑设计

    掌握每条指令,在不用的工作周期的微操作的节拍安排,然后在组成逻辑设计思想指导下,完成对控制单元的设计,要求掌握组合逻辑思想的设计步骤,设计方法,设计的优缺点。

  • 9.2微程序设计

    掌握微程序设计思想如何设计控制单元,并体会与组合逻辑思想的设计区别;掌握微程序控制器的逻辑结构,掌握微指令的结构;并以包含10条指令的控制单元的微程序设计,讲解微程序设计的思路和步骤,并编写出具体的码点表。

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 计算机系统概论

    1.1 计算机系统简介

    1.2 计算机的基本组成

    1.3 计算机的工作过程

    视频数3
  • 第二章  作业测试
    第二章 系统总线

    2.1 系统总线

    2.2 总线控制

    视频数2
  • 第三章  作业测试
    第三章 存储器

    3.1 概述

    3.2 主存储器

    3.3 高速缓冲存储器

    视频数11
  • 第四章  作业测试
    第四章 输入输出系统

    4.1 概述

    4.2 I/O设备与I/O接口

    4.3 程序中断方式

    4.4 DMA方式

    视频数4
  • 第五章  作业测试
    第五章 计算机的运算方法

    5.1 无符号数和有符号数

    5.2 数的定点表示和浮点表示

    5.3 定点运算

    5.4 浮点四则运算

    5.5 算数逻辑单元

    视频数9
  • 第六章  作业测试
    第六章 指令系统

    6.1 机器指令

    6.2 操作数类型和操作类型

    6.3 寻址方式

    6.4 指令格式举例

    6.5 RISC技术

    视频数11
  • 第七章  作业测试
    第七章 CPU的结构和功能

    7.1 CPU的结构

    7.2 指令周期

    7.3 指令流水

    7.4 中断系统

    视频数5
  • 第八章  作业测试
    第八章 控制单元的功能

    8.1 操作命令的分析

    8.2 控制单元的功能

    视频数7
  • 第九章  作业测试
    第九章 控制单元的设计

    9.1 组合逻辑设计

    9.2 微程序设计

    视频数8
  • 期末考试