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计算机组成原理》课程教学辅导一

点击数:475更新时间:2010-07-03

计算机组成原理》课程教学辅导一

计算机组成原理》课程教学辅导一 2004-12-15








  一、教学要求
  概念和术语:
  计算机的硬件子系统、软件子系统及其相互间的关系
  计算机体系结构和计算机组成的关系
  计算机硬件组成中的5大功能部件和每个部件的功能
  完整计算机系统的6层结构
  掌握:计算机硬件组成中的5大功能部件的名称和每个部件的功能
  了解:完整计算机系统的6层结构
  二、重点辅导
  1.计算机系统中的硬件系统和软件系统
  计算机硬件系统是一种高度复杂的、由多种电子线路、精密机械装置等构成的、能自动并且高速地完成数据处理、计算的装置或者工具。按照传统的说法,硬件系统由5个大的功能部件组成:(1)完成对数据暂存、运算处理功能的运算器部件,(2)完成对原始数据输入功能的输入设备,(3)完成对数据存储功能的存储器部件,(4)完成对运算结果输出功能的输出设备,(5)向各个部件、设备提供它们协调运行所需要的控制信号的控制器部件。
  计算机软件系统是由完成计算机资源管理、方便用户使用的系统软件(厂家提供),和完成用户对数据的预期处理功能(用户设计,自己使用)的程序这样两大部分构成的。基本系统软件主要由3个部分组成:(1)分担计算机系统中的资源管理与分配,也向使用者和程序设计人员提供简单、方便、高效服务的操作系统,(2)支持用户按照计算机最基本功能(指令)设计程序的汇编语言,(2)支持用户按照解题算法设计程序的高级语言。
  实现硬件系统的根本基础是数字逻辑电路,设计和构成软件的根本基础是计算机的指令系统。在一个完整的计算机系统中,软件系统是建立在硬件系统层次之上的部分,它的存在以已有硬件系统为前提,并且必须在已有硬件上才能运行。硬件系统也必须在软件系统的调度指挥下才能发挥出应有的运行效率,体现出它的使用价值。指令系统是设置在硬件系统和软件系统之间的结合点和纽带,硬件系统实现每一条指令的功能,全部软件系统都是由指令序列组成的程序。
  2.计算机系统的层次结构
  
  通常把一个计算机硬、软件系统的完整内容划分为6个层次,以便更精准地理解、说明每一个层次的功能和运行机制,表明各层次之间相互依存、彼此支持的关系。下一层是实现上一层的基础,上一层是对下一层的功能扩展。
  数字电路与逻辑设计是实现计算机硬件的基础,处于最底层;由5个部件组成的计算机硬件系统构成微体系结构层,接在数字逻辑层上面;硬件系统实现了全部指令的运行功能,提供了设计软件的能力,处在硬件系统的顶层和软件系统的底层;最底层的软件是操作系统,提供了管理和运行计算机系统的能力;在此基础上设计的汇编语言,提供了设计程序的功能较弱的基本工具;再往上实现了功能更强的高级语言,设计各种程序更容易,使用计算机更方便。
  三、本课程教学内容安排
  第2章讲解的是计算机系统6层结构中最底层的数字电路和计算机中的逻辑部件,是设计实现计算机硬件系统的预备性知识,尽管这些内容不属于考试范围,但我要十分明确地告诉大家,学懂第2章中的基本知识,是学好计算机组成原理的必备条件。为此,把计算机组成的实际例子——教学计算机有关的线路和逻辑设计的内容,从原来散放在不同章节,集中汇总到第2章中来,避免在讲解计算机功能部件时过多地纠缠具体线路问题。
  第3章~第6章,分章节地重点讲解计算机硬件系统的功能部件,也就是计算机系统6层结构中微体系结构层的内容,提供课程的核心知识和技术,主要围绕设计什么样的硬件部件和如何实现每一条指令的功能,如何更好地运行程序,例如要加工运算数据需要运算器部件,存储数据要有存储器部件,输入输出操作要求有输入输出设备,要保证整机正常协调地运行需要控制器部件等。每个部件各自如何组成,怎样运行,这些部件如何连接和协调,会在各个章节中分别讲解。其中的数据表式、编码和运算方法是设计运算器的理论基础,而指令格式、寻址方案和指令功能则是设计控制器的依据。在各个主要章节中讲解计算机组成的基本原理时,都通过教学计算机系统组成和设计实例来加深理解和使用所学知识。
  其中第4章的指令系统和汇编语言程序设计,给出计算机系统6层结构中的指令系统层和汇编语言层的简单知识,操作系统层和高级语言层在教材中未予讲解,但在贯穿整个教学过程的教学计算机系统中有监控程序和BASIC语言解释程序与之对应。教学机涵盖了计算机系统全部6个层次的基本内容。

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