计算机组成原理课程总结

合肥学院

课程综述论文

题 目 系 部 专 业 班 级 学生姓名

计算机组成原理总结 计算机科学与技术 计算机网络工程 11网络工程（2）

2013 年 12 月 15 日

计算机组成原理总结

内容摘要

本课程学习知识要求高，技术性较强，而且随着应用技术的发展，课程中学习到的新技术应用随时间都在发生变化。所以，学习本课程对我们的计算机硬件基础知识要求较高。

关键词

计算机 原理 总结

课程综述

计算机经过多年的发展。已经在人类的生活扮演着重要的角色，作为一个学习计算机科学与技术专业的学生来说，计算机组成原理的学习是至关重要的，作为计算机科学与技术专业的基础课程，这门课会告诉我们计算机的基本组成及其主要部件的工作原理。通过这门课程的学习可以让我们建立计算机系统的整机概念，理解软硬件的关系和逻辑的等价性。

课程主要内容和基本原理

本段主要讲述了计算机组成原理主要内容和基本原理 (1)计算机系统概论

1.冯·诺依曼计算机模型。

1）计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成；2）存储器以二进制形式存储指令和数据；3）存储程序工作方式；4）五部件以运算器为中心进行组织。

2.计算机系统性能指标:字长，主频，主存容量，兼容性 (2)计算机系统的硬件结构

1.存储器的主要性能指标容量，速度，价格

2.半导体只读存储器：掩膜只读存储器ROM可编程ROM（PROM）可擦除和编程的ROM（EPROM）电擦除电改写只读存储器（EEPROM）闪速存储器（flash memory）

3. 高速缓冲存储器 工作原理：设置Cache是为了解决CPU和主存之间的速度匹配问题，理论依据是程序访存的局部性规律。映射方式：有直接映像、全相联映像和组相联映像。替换算法：先进先出法（FIFO） “近期最少使用”算法（LRU）

总线

1.总线是连接两个或多个功能部件的一组共享的信息传输线；一个部件发出的信号可以被连接到总线上的其他所有部件所接收。系统总线按传输信息不同分为：数据总线（双向，其位数与机器字长和存储字长有关，总线宽度）、地址总

线（由CPU输出，单向）、控制总线。

2.串行传输

串行总线的数据在数据线上按位进行传送，只需一根数据线，线路成本低，适合远距离的数据传输。

使用串行通信总线连接慢速设备，象键盘、鼠标和终端设备等。串行传输中的数据转换 、发送部件中并行数据到串行数据的转换，称为拆卸；接收部件中串行数据转换成并行数据，称为装配。串行传输中的数据传输速率。

3．并行传输

并行总线的数据在数据线上同时有多位一起传送，每一位要有一根数据线。并行数据传输需要联络控制信号。

4.总线裁决：决定哪个总线主控设备将在下次得到总线使用权的过程称为总线裁决。 两类总线裁决方式：集中式和分布式

5.定时问题：如何来定义总线事务中的每一步何时开始、何时结束

6.总线异步通信协议的步骤：请求，响应，撤销请求，撤销响应 异步通信子协议类型：全互锁，半互锁，不互锁

I/O设备

1. I/O接口的功能：（1）数据缓冲（2）错误或状态检测（3）控制和定时（4）数据格式转换；（5）与主机和设备通信

2. I/O接口的分类(1) 按数据传送方式分，有并行接口和串行接口(2) 可编程接口和不可编程接口 (3) 按通用性来分，有通用接口和专用接口

3. I/O端口的编址方式

(1) 独立编址方式：对所有的I/O端口单独进行编号，成为一个独立的I/O地址空间。(2) 统一编址方式：将主存地址空间分出一部分地址给I/O端口进行编号。

4. I/O控制方式类型

1. 程序直接控制方式（查询方式） 从I/O接口取得外设和接口的状态，根据状态来控制外设和主机的信息交换。

2. 程序中断控制方式

执行相应的I/O指令，将启动命令发送给相应的I/O接口和外设，然后CPU继续执行其他程序。

3. 直接存储器存取方式 简称为DMA方式，用于高速设备和主机的数据传送，采用成批数据交换方式。用专门的硬件（DMA控制器）来控制总线进行数据交换。

5.中断： 由于内部/外部事件或由程序的预先安排引起CPU中断正在执行的程序，转到相应的服务程序中去。

6.DMA

DMA方式：用专门的DMA接口硬件来控制外设与主存间的直接数据交换，而不通过CPU。控制总线进行DMA传送的硬件接口为DMA控制器。DMA工作方式： CPU停止法 (成组传送)、 周期挪用(窃取)法 (单字传送)、 交替分时访问法

指令系统

1.指令一般的格式 操作码OP+ 地址码 A 2.指令字长度：一个指令字包含的所有二进制代码的位数。有等长指令字结构和变长指令字结构。

3. 指令系统性能的指标

指令所占存储空间是否尽可能小；表现在指令中代码密度是否高、信息冗余量是否少；

4.寻址方式：立即寻址，直接寻址，间接寻址，相对寻址，基址变址寻址，隐含寻址方式

5.指令系统设计的基本思路

任务是确定所有机器指令的格式、类型、操作以及对操作数的访问方式。出发点是提高指令系统的性能/价格比。

6.堆栈是一种按特定顺序访问的存储区；其特点是后进先出(LIFO)或先进后出(FILO)。

(3)中央处理器

CPU=寄存器(PC、IR)+CU+ALU+中断系统 1. CPU的四种基本功能：

存储器读：读取某一主存单元的内容，并将其装入某一个CPU寄存器；存储器写：把一个数据字从某一CPU寄存器存入给定的主存单元中；把一个数据字从某一CPU寄存器送到另一个寄存器或者ALU；进行一个算术运算或逻辑运算，将结果送入某一CPU寄存器或存储器 。

2.控制器三种时序控制方法：同步，异步，联合控制方法 3. 指令ADD R3，R1的执行控制序列

4.决定CPU性能最重要三个因素：指令的功能强弱，时钟周期的长短，执行每条指令所需时钟周期数。

5.微指令的格式：水平型微指令和垂直型微指令。

编码：1）直接表示法 2）分段直接编码法 3）字段间接编码法

心得体会

在上计算机组成原理课程的时候，虽然准时去上课，很认真的听课，但是《计算机组成原理》这门课程难度十分大，在学习这门课程时，我遇到过许多困难，这并不可怕，因为只要我们敢于面对，团结合作，就没有解决不了的问题。在学习过程中，我们需要互相学习，互相帮助、互相鼓励。在学习的时候，要善于把自己好的想法给大家分享，不会的时候要虚心向同学和老师请教。

总结

计算机组成原理课程主要教授了了解计算机各部件的组成原理，工作机制以及部件之间的相互关系；加强硬件分析和设计的基本技能和方法，提高硬件方面专业素质和发展潜力；培养和提高计算思维能力。

参考文献

[1]《计算机组成原理》【中】唐朔飞 第二版 高等教育出版社

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bkjh.html