-
第一章计算机系统概论
本章概要介绍现代计算机系统，包括计算机系统的不同类型与形态，以及其发展渊源。
-
●1.1计算机系统简介
从概念上了解计算机系统，简要介绍计算机系统的起源及在科学技术发展史上的主要地位。
-
●1.2计算机基本组成
本节介绍计算机硬件的基本组成，了解冯·诺依曼机器包含的五大组成部分，初步理解其功能及互动关系。
-
●1.3计算机硬件主要技术指标
理解从单位时间和单位任务两个角度衡量计算机的主要技术指标，包括CPI、MIPS、MFLOPS等基本定义与计算。
-
第二章计算机发展及应用
计算机发展简史及展望
-
●2.1计算机发展简史
简要介绍计算机发展历史，了解现代计算机的起源，把握计算机发展的世代划分，梳理计算机发展的客观规律。
-
●2.2计算机应用领域及发展前景
分析计算机应用的主要领域，了解科学计算、辅助设计、人工智能等应用领域，计算机主要应用及发展前景。
-
第三章系统总线
引入计算机系统总线概念，掌握系统总线的种类及其传输信号的作用，初步建立总线使用的周期概念。
-
●3.1总线的基本概念
引入总线概念，掌握分时复用的基本思想。理解现代计算机普遍采用总线技术的原因。
-
●3.2总线的分类
讲解总线的不同种类，从不同角度区分总线类型。理解内部总线、系统总线、外部总线概念。
-
●3.3总线特性及性能指标
建立总线特性及指标概念，掌握单位时间内总线传输数据量的量化分析方法，与系统总体性能相协调。
-
●3.4总线结构
理解总线基本结构，掌握单总线、双总线、多总线结构，理解总线发展的基本脉络，融会于数据通路。
-
●3.5总线控制
从时间维度掌握使用总线的基本技术，理解同步控制、异步控制，以及由此衍生混合控制概念。
-
第四章存储系统
理解存储的主要作用，建立计算机三级存储体系概念，理解高速缓存、主存储器及辅助存储器。
-
●4.1概述
存储系统
-
●4.2主存储器
理解半导体存储器的发展历史及技术分类，掌握随机读写主存储器、只读存储器，建立主存储器的概念，理解其使用方法。
-
●4.3高速缓冲存储器
理解程序执行的局部性规律，以SRAM支持高速缓存器Cache，掌握地址映射、替换算法的实施机制。
-
●4.4辅助存储器
在三级存储体系概念基础上，重点理解硬盘灯辅助存储器的性能特点、使用方式，量化计算性能指标。
-
第五章输入输出系统
完整理解计算机I/O系统概念，理解CPU在输入输出过程中的地位与作用，掌握程序查询、程序中断、DMA方式。
-
●5.1概述
完整建立输入输出系统概念，初步理解程序查询、程序中断、直接存储器读写的基本概念。
-
●5.2外部设备
完整建立外部设备的概念，区分输入输出设备与外部设备概念的区别于联系，了解主要外部设备的基本原理与特点。
-
●5.3I/O接口
理解主机与外部设备之间设置接口的意义，掌握接口内部的结构与种类，建立端口及端口地址的概念。
-
●5.4程序查询方式
建立程序查询控制方式概念，理解CPU在该方式中的作用，比较其性能特点，理解其局限。
-
●5.5程序中断方式
理解中断的基本思想与机制，掌握中断源、中断请求、中断响应、中断屏蔽、中断优先级等概念及其实现技术。
-
●5.6DMA方式
建立直接存储器读写DMA的准确概念，理解DMA控制器的地位与作用，对比其相对于其他方式的性能优势。
-
第六章运算方法和运算器
理解基于二进制的运算方法，掌握从半加器、全加器到加减法运算器的设计发展思路，理解定点数与浮点数的运算实现。
-
●6.1无符号数和有符号数
建立以二进制串表示数据的基本思想，区分有符号数和无符号数两种表示方式，为计算机数据运算奠定基础。
-
●6.2定点数和浮点数
理解小数点在机器数中的处理机制，掌握定点数和浮点数对应的数值种类，为定点运算和浮点运算做好数据准备。
-
●6.3定点运算
基于定点数表示，以n位加法器为基础，采用补码形式，统一处理正负数任意组合的加减运算。
-
●6.4浮点运算
分析浮点数的加减与乘除运算实现步骤，理解浮点加减运算的对阶规则，掌握对运算结果的规格化处理办法。
-
●6.5算术逻辑单元
在此前运算方法的基础上，以加减法运算器为基础，建立算术运算与逻辑运算兼容的算术逻辑单元ALU。
-
第七章指令系统
建立指令系统的完整概念，掌握指令的操作码、地址码的概念，理解指令寻址、数据寻址的主要思想和基本方式。
-
●7.1机器指令
机器指令的概念及其在完整计算机系统中的地位与作用，建立高级语言语句与机器指令的关系。
-
●7.2操作数类型和操作类型
从不同角度区分指令种类，按照指令功能划分数据传送指令、流程控制指令等，理解指令操作码。
-
●7.3指令寻址方式
理解指令寻址方式概念，掌握直接寻址、间接寻址、基址寻址、变址寻址等基本思路与实现机制。
-
●7.4指令格式
从微观角度理解指令格式，进一步掌握操作码与地址码，建立指令字长概念，掌握指令操作码扩展技术。
-
●7.5RISC技术
了解计算机指令系统发展的主要脉络，区分精简指令系统与复杂指令系统的区别要点，把握指令系统的 发展方向。
-
第八章中央处理器
从空间和时间两个维度分析理解中央处理器CPU，掌握PC、IR、通用寄存器及控制单元的内部构成，理解指令周期、机器周期及时钟周期概念，掌握微程序控制和组合逻辑控制技术。
-
●8.1CPU基本结构
理解CPU的空间结构，建立以内部总线连通的CPU基本结构概念，将冯·诺依曼结构落实到物理部件。
-
●8.2指令周期
围绕程序执行这一主线，将指令周期分解为机器周期、时钟周期，从时间轴上理解指令执行在CPU内部的详细过程。
-
●8.3指令流水
在传统的串行CPU基础上，将流水线技术应用于指令执行的全过程，通过并行技术提高指令执行效率。
-
●8.4中断系统
建立中断系统的完整概念，理解中断请求、中断响应、中断屏蔽及中断优先级等机制。
-
●8.5时序控制信号发生器
理解控制器核心部件在执行程序过程中的控制作用，时序控制信号生成机制。
-
●8.6组合逻辑控制
以组合逻辑电路控制指令过程执行涉及的所有微操作，按照指令周期顺序，适时产生并发出相应微操作的控制命令。
-
●8.7微程序控制
理解微程序控制的基本思想，将指令周期涉及的所有控制信号组织为微指令，存储于控制存储器，掌握微程序设计的思想与技术。