計算機組成原理指令系統(tǒng)相關(guān)論文
計算機組成原理指令系統(tǒng)相關(guān)論文
計算機是一門應(yīng)用廣泛、使用面積廣、技術(shù)含量高的一門學(xué)科和技術(shù)，生活中的任何一個角落都離不開計算機的應(yīng)用，生活中的無處不在需要我們了解和清楚計算機的相關(guān)知識。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的計算機組成原理指令系統(tǒng)相關(guān)論文，希望大家喜歡!
計算機組成原理指令系統(tǒng)相關(guān)論文篇一
《基于專業(yè)規(guī)范的“計算機組成原理”課程改革》
摘要：以教育部計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會的專業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)，針對計算機組成原理課程的特點，從以專業(yè)規(guī)范為基礎(chǔ)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)方法和豐富教學(xué)手段等方面進行了探討和實踐。分析實驗教學(xué)現(xiàn)狀，指出存在的問題，提出通過改編實驗設(shè)計，加強實驗教學(xué)過程指導(dǎo)，提高實驗教學(xué)效果。以專業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)，從理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩方面為“計算機組成原理”課程改革提出了新的建議。
關(guān)鍵詞：專業(yè)規(guī)范;計算機組成原理;課程改革;理論教學(xué);實驗教學(xué)
隨著計算機和通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，中國開始進入信息化時代，計算機及技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛深入，計算機學(xué)科傳統(tǒng)的專業(yè)優(yōu)勢已經(jīng)不再存在。社會和應(yīng)用對學(xué)生在計算機領(lǐng)域的知識與能力提出了新的要求。專家們指出，未來10～15年是我國信息技術(shù)發(fā)展的窗口期、關(guān)鍵期。為此，高等學(xué)校肩負(fù)著為國家發(fā)展和滿足社會需求培養(yǎng)多類型人才的重任。在這樣的背景下，高校必須正視問題，積極思索與變革，重新審視計算機專業(yè)教育的發(fā)展方向，與時俱進地推進計算機專業(yè)教育改革。
《計算機組成原理》是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)必修的一門專業(yè)主干課程。課程要求掌握計算機系統(tǒng)各部件的組成和工作原理、相互聯(lián)系和作用，最終達(dá)到從系統(tǒng)、整機的角度理解計算機的結(jié)構(gòu)與組成，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。但從整個學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展，以及對學(xué)生專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的角度來看，這樣的要求是不夠的。更為重要的是，通過教與學(xué)，還應(yīng)當(dāng)提高學(xué)生對計算機硬件系統(tǒng)的認(rèn)知能力和設(shè)計能力，強化實踐意識與能力，培養(yǎng)創(chuàng)新理念與能力，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動探索前沿知識。教育部計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會在2006年發(fā)布了計算機科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)戰(zhàn)略報告和專業(yè)規(guī)范，對計算機專業(yè)的發(fā)展與教學(xué)提出了指導(dǎo)意見。本文探討以專業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)對計算機組成原理課程進行改革，研究并實踐一種有效的教學(xué)模式，幫助學(xué)生從微觀層面掌握本課程知識單元，從宏觀層面建立該課程知識體系，使學(xué)生準(zhǔn)確把握課程的核心內(nèi)容，全面地構(gòu)建整機系統(tǒng)，進而培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力。
1、計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范
教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(以下簡稱教指委)在廣泛深入的調(diào)查研究基礎(chǔ)上，借鑒國際上計算機專業(yè)辦學(xué)的發(fā)展與現(xiàn)狀，結(jié)合我國計算機教育的實際情況，對計算機專業(yè)本科教育的發(fā)展方向和辦學(xué)單位的專業(yè)發(fā)展提出了指導(dǎo)性意見，并制定了具體的《專業(yè)規(guī)范》。
教指委在計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告和專業(yè)規(guī)范中提出了以“培養(yǎng)規(guī)格分類”為核心思想的計算機專業(yè)發(fā)展建議，將計算機學(xué)科分為三種類型四個方向，即：科學(xué)型(計算機科學(xué)方向CS)、工程型(包括計算機工程方向CE和軟件工程方向SE)、應(yīng)用型(信息技術(shù)方向IT)。針對每個類型的每個方向的特點和要求，專業(yè)規(guī)范從學(xué)科方法論、培養(yǎng)目標(biāo)與規(guī)格、教育內(nèi)容和知識體系等方面進行了詳細(xì)的規(guī)劃，提出了富有建設(shè)性的指導(dǎo)意見。
專業(yè)規(guī)范中明確指出，“計算機組成基礎(chǔ)”是計算機科學(xué)方向和計算機工程方向的核心課程，并且對實驗、綜合性課程設(shè)計和核心的教學(xué)內(nèi)容提出了規(guī)范要求。在軟件工程方向和信息技術(shù)方向，“計算機組成基礎(chǔ)”是核心知識領(lǐng)域計算基礎(chǔ)(SE-CMP)和平臺技術(shù)(IT-PT)的核心知識單元。專業(yè)規(guī)范根據(jù)課程體系對每一門課程內(nèi)容、知識要點、學(xué)習(xí)目標(biāo)等都進行了詳細(xì)的設(shè)計與組織。在專業(yè)規(guī)范中，“計算機組成基礎(chǔ)”的理論教學(xué)課時一般為48～56，實驗課時一般為8～16，是計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)等課程的先修課程，重點涵蓋了計算機運算、存儲系統(tǒng)組織和結(jié)構(gòu)、功能組織等多個知識單元。本文主要探討在專業(yè)規(guī)范的指導(dǎo)下，“計算機組成原理”課程的教學(xué)改革與建設(shè)。
2、課程內(nèi)容組成及改革
2.1課程改革的基本原則。教指委的專業(yè)規(guī)范為計算機組成原理教學(xué)大綱和教學(xué)計劃的制定，以及課程在課堂教學(xué)和實驗教學(xué)上提供了指導(dǎo)性的意見，是我們推進課程改革的重要參考。以教指委專業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)，結(jié)合學(xué)校的實際情況是計算機組成原理課程改革的原則之一。在具體的教學(xué)過程中，課程改革必須依據(jù)計算機組成原理課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和特點。其次，課程改革還應(yīng)當(dāng)聯(lián)系學(xué)校的實際情況，如學(xué)校育人目標(biāo)的定位、學(xué)校的教學(xué)與實驗條件、學(xué)生的知識基礎(chǔ)等。教指委的戰(zhàn)略報告中也明確了提出了這種改革思路。因此，在綜合分析了學(xué)校和學(xué)生的實際情況后，我們確定了注重知識結(jié)構(gòu)的特色和執(zhí)行深度，加強學(xué)生實踐操作思維與能力的培養(yǎng)，因人而宜地進行點面結(jié)合的改革原則。第三，在信息化時代，社會競爭壓力日益激烈，學(xué)生就業(yè)壓力不斷增大，學(xué)生在學(xué)校在課堂學(xué)到的方法、知識與能力將直接影響到學(xué)生在競聘和后續(xù)發(fā)展的競爭力，例如，企業(yè)等用人單位在招聘人才時關(guān)注學(xué)生的以學(xué)習(xí)能力為代表的發(fā)展?jié)摿蛣邮帜芰?，因此，課程改革的推進，應(yīng)當(dāng)兼顧國家的需要、社會的需求和企業(yè)的要求。為此，我們基于上述原則，從教學(xué)指導(dǎo)思想和教學(xué)方法兩個方面，從知識講授和能力培養(yǎng)兩個層次上，對“計算機組成原理”課程改革進行了詳細(xì)設(shè)計與組織，建立了一套有效的教學(xué)模式，幫助學(xué)生從宏觀和微觀兩個層面系統(tǒng)地掌握課程知識，進而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索知識的意識、興趣和能力。
2.2課程改革與實踐
(1)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)組織方法.針對本門課程的要求和特點，我們對教學(xué)內(nèi)容進行了優(yōu)化設(shè)計，提出了宏觀與微觀分層講授，相互貫穿的教學(xué)組織方法。內(nèi)容組織方面，在宏觀上強調(diào)對部件的功能及整機系統(tǒng)的需求進行分析與講解，在微觀上重點強調(diào)實現(xiàn)這些功能的各組成部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)計與工作原理。通過分析比較國內(nèi)外一些大學(xué)同類課程的教學(xué)內(nèi)容、實施方法和教學(xué)改革后發(fā)現(xiàn)，這些學(xué)校在課程的教學(xué)內(nèi)容上差別基本不大，核心知識單元主要包括：數(shù)據(jù)在機器中的表示、存儲器的組織與結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、中央處理器、總線系統(tǒng)和外圍設(shè)備與接口等。在課時有限的情況下，為了高效地完成教學(xué)任務(wù)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，我們本著把握基礎(chǔ)、突出重點、明確主線的方針對本門課程知識點進行了分析與優(yōu)化，尤其是存儲系統(tǒng)、中央處理器和I/O技術(shù)等知識領(lǐng)域。對專業(yè)規(guī)范要求的每個知識單元和教材的每一章，明確其中必須掌握的基礎(chǔ)知識和重點，加強與之結(jié)合實例內(nèi)容;對僅僅要求了解的和一些比較容易掌握的的內(nèi)容，以引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)為主，減少其課堂教學(xué)時間;弱化“過時”內(nèi)容，及時補充新技術(shù)新方法，保持課程內(nèi)容的時代性。以存儲系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)為例，首先從宏觀的角度對計算機在數(shù)據(jù)存儲、交換上的需求進行分析，使學(xué)生明確存儲系統(tǒng)在整機中的地位與作用，進而分析存儲系統(tǒng)的功能，使學(xué)生從整體上把握存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，同時對某類型計算機的實際情況進行分析，加深學(xué)生的理解。然后引導(dǎo)學(xué)生對存儲系統(tǒng)中的具體部件從微觀的角度分層次地進行分析。接著對SRAM和DRAM的基本存儲元進行解析，由這些存儲元構(gòu)成存儲單元，再到芯片，最終擴展形成存儲器。再結(jié)合實例和計算機的實際情況對Cache和虛擬存儲器進行詳細(xì)講解。在新技術(shù)方面，介紹DDR與DDRⅡ的情況，要求學(xué)生自己去查閱DDRⅢ等技術(shù)資料。最后再將這些各層次的部件串起來，從整體到細(xì)節(jié)地明確存儲系統(tǒng)的功能、工作原理及實現(xiàn)。
(2)從問題出發(fā)，實施動力式教學(xué)通過研究比較發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外的同行在本門課程的教學(xué)中，在知識講授和能力培養(yǎng)兩個大方面上有著較大的差異。“計算機組成原理”課程的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生盡快建立計算機的整體概念，透徹地理解和掌握課程知識點，從宏觀和微觀層面上理解和把握計算機各部件的原理、組成及相互聯(lián)系，進而達(dá)到能力培養(yǎng)的目標(biāo)。在現(xiàn)代教育理念中，教學(xué)設(shè)計應(yīng)當(dāng)以“學(xué)”為中心，學(xué)生是教學(xué)活動的主體，是知識學(xué)習(xí)的主動建構(gòu)者，教師在教學(xué)過程中發(fā)揮著組織者、指導(dǎo)者和促進者的作用。課堂教學(xué)應(yīng)當(dāng)側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)與思考，要靈活地將互動式、啟發(fā)式和任務(wù)驅(qū)動式等教學(xué)方法結(jié)合起來，而不是單一地采用某種方式對學(xué)生進行灌輸。而且有必要設(shè)計一些教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生進行啟發(fā)，在課堂內(nèi)外與學(xué)生進行互動與討論，尤其是一些新技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)研究的方法與方向，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性，進而培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力、研究能力和創(chuàng)新能力。加強課堂教學(xué)的提問與討論環(huán)節(jié)，不僅可以活躍課堂氣氛，活躍學(xué)生思維，而且可以促使學(xué)生在課余主動地學(xué)習(xí)和對問題進行鉆研，從而高效深入的學(xué)習(xí)和掌握知識。這是互動式和啟發(fā)式教學(xué)的重要手段之一。如針對計算機外圍設(shè)備在種類和技術(shù)方面的一些問題，提問學(xué)生回答問題，并藉此與學(xué)生討論新技術(shù)新發(fā)展，引領(lǐng)學(xué)生突破思維定勢，培養(yǎng)創(chuàng)新意識等。針對專業(yè)規(guī)范中知識單元的一些重要知識點，有意提出或設(shè)計一些問題和目標(biāo)，將其作為任務(wù)交由學(xué)生去分析解答。這是任務(wù)式和問題式教學(xué)的重要手段之一。學(xué)生或個人或合作對任務(wù)進行分析，找到問題所在，通過討論、學(xué)習(xí)或搜索等方法解決任務(wù)，并進行總結(jié)歸納。在此過程中，學(xué)生通過學(xué)習(xí)與研究，發(fā)現(xiàn)隱含在問題和目標(biāo)背后的知識，形成解決問題的研究能力和自主學(xué)習(xí)能力。如在中央處理器一章中，要求學(xué)生對CPU發(fā)展的新動態(tài)進行研究。學(xué)生通過上網(wǎng)搜索、查閱文獻(xiàn)等手段收集了大量的資料，了解了CPU的發(fā)展歷程，對一些實際的參數(shù)，如Cache的大小與級數(shù)、流水線條數(shù)、工作頻率、前段總線等都有所了解，加深了對CPU的認(rèn)識。引導(dǎo)學(xué)生將單核、雙核和多核CPU進行對比，分析它們最新的技術(shù)和發(fā)展趨勢等。通過這樣的方法取得了良好的教學(xué)效果。
(3)充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段現(xiàn)代教學(xué)手段也是提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要一環(huán)。多媒體課件、動畫演示、實物展示與剖析等方法可使抽象難講的內(nèi)容變得具體、生動和形象，使學(xué)生寓教于樂，對于改善教學(xué)效果非常好。例如，定點乘除法運算的陣列運算方法使用動畫演示比直接講解的效果要好，且更能吸引學(xué)生的注意力;補碼原碼轉(zhuǎn)換關(guān)系推導(dǎo)等還是采用傳統(tǒng)的黑板比較好。在教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)將一些需要動畫演示的課件交由學(xué)生負(fù)責(zé)完成，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。同時，利用網(wǎng)絡(luò)進行課程建設(shè)、答疑、意見交流已經(jīng)成為我們基本的教學(xué)手段。
3、實驗改革與實踐
加強計算機專業(yè)的實驗教學(xué)已經(jīng)成為共識，教指委的專業(yè)規(guī)范將計算機原理實驗列為典型的必須的實驗，并提高了課時數(shù)。實驗將使學(xué)生掌握計算機硬件設(shè)計、調(diào)試和運行維護等多方面的技能，訓(xùn)練學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力以及認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)。但學(xué)生的動手能力不強現(xiàn)在是一個比較普遍的問題。因此，計算機專業(yè)應(yīng)當(dāng)強調(diào)實踐教學(xué)體系、實驗設(shè)計和指導(dǎo)執(zhí)行等軟環(huán)節(jié)。計算機組成原理實驗主要有驗證性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗三個層次，涉及的內(nèi)容主要有數(shù)據(jù)通路、運算器、存儲器、微程序控制器，以及整機設(shè)計等。
首先，實驗內(nèi)容的選取和設(shè)計對實驗教學(xué)效果有著重要的影響。不同的學(xué)校，不同層次的學(xué)生應(yīng)當(dāng)有不同的選擇和不同的設(shè)計。一般來說，從課程的基本要求和培養(yǎng)學(xué)生的基本能力角度出發(fā)，基礎(chǔ)性的驗證性實驗是必須的。對硬件方向要求較高的有條件的學(xué)校，應(yīng)當(dāng)開設(shè)設(shè)計性實驗，如對整機進行設(shè)計等，以及引入FPGA技術(shù)等實現(xiàn)相關(guān)實驗。其次，因材施教，對不同的學(xué)生有不同的要求和指導(dǎo)是必要的。針對一些復(fù)雜的難度較大的實驗，可以采取開設(shè)實驗選修課程，或者是將其列為選做實驗。實驗課教師則對這些要求進一步學(xué)習(xí)的同學(xué)進行另外的指導(dǎo)，加大課外實驗課時，并可以將他們組建學(xué)習(xí)小組來進行研究性的探索。第三，實驗課的主要目的是對學(xué)生觀察能力、思維能力、操作能力和表達(dá)能力的綜合培養(yǎng)。
在培養(yǎng)過程中，教師的教學(xué)指導(dǎo)和規(guī)范實驗過程是重要的兩個環(huán)節(jié)。教師的教學(xué)指導(dǎo)不是事無巨細(xì)地告訴學(xué)生該做什么，而是將重點內(nèi)容告訴學(xué)生后，重點引導(dǎo)學(xué)生去思考和探索，從而達(dá)到實驗?zāi)康摹６覒?yīng)當(dāng)強調(diào)過程指導(dǎo)，即注重發(fā)現(xiàn)并引導(dǎo)學(xué)生分析實驗過程中出現(xiàn)的問題，提示和鼓勵他們?nèi)ソ鉀Q問題，從而通過這個過程使學(xué)生探索計算機硬件的特點和規(guī)律。規(guī)范實驗過程，例如規(guī)范實驗報告、實踐過程中的操作規(guī)范、分析問題和解決問題的方法與描述等，是對計算機組成原理實驗的重要要求，對學(xué)生綜合能力的養(yǎng)成有著潛移默化的作用。
計算機組成原理指令系統(tǒng)相關(guān)論文篇二
《淺說計算機組成原理課程》
摘要：計算機組成原理是計算機專業(yè)一門重要的主干課程，以數(shù)字邏輯為基礎(chǔ)的課程。同時也是計算機結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)等專業(yè)課的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。課程任務(wù)是使學(xué)生掌握計算機組成部件的工作原理、邏輯實現(xiàn)、設(shè)計方法及將各部件接連成整機的方法，建立CPU級和硬件系統(tǒng)級的整機概念，培養(yǎng)學(xué)生對計算機硬件系統(tǒng)的分析、開發(fā)與設(shè)計能力。同時該課程也是學(xué)好計算機硬件系列課程的重要基礎(chǔ)。所以，我們需要了解計算機的基本概念、計算機硬件系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)的組成及其基本功能。學(xué)習(xí)計算機的各個基本組成部件及控制單元的工作原理，掌握有關(guān)軟件、硬件的基本知識，尤其是各基本組成部件有機連接構(gòu)成整機的方法。
關(guān)鍵詞：計算機系統(tǒng);硬件結(jié)構(gòu);軟件結(jié)構(gòu);控制單元;指令
一、計算機組成原理課程綜述
顧名思義，計算機組成原理就是介紹計算機的組成，馮-諾依曼計算機由五大部件組成，分別是運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備?，F(xiàn)今絕大部門都是此類型計算機。通過對這么課的學(xué)習(xí)對計算機的組成有個整體的概念。計算機組成原理從內(nèi)容上看一、雖然計算機的五大部件自成體系，較為獨立，但是從整體來看，還是具有明顯的整體性;二、某些設(shè)計思想可應(yīng)用于不同的部件，具有相通性，例如并行性思想。
二、課程主要內(nèi)容和基本原理
(一)計算機系統(tǒng)
計算機系統(tǒng)是由“硬件”和“軟件”兩大部分組成。所謂硬件是指計算機的實體部分，它由看得見摸的著的各種電子元器件，各類光、電、機設(shè)備的實物組成，如主機、外部設(shè)備等。所謂軟件，它看不見摸不著，由人們事先編制的具有各類特殊功能的程序組成。通常把這些程序寄寓于各類媒體(如RAM、ROM、磁帶、磁盤、光盤、甚至紙袋)，他們通常存放在計算機的主存或輔存內(nèi)。
(二)系統(tǒng)總線
計算機系統(tǒng)的五大部件之間的互連方式有兩種，一種是各部件之間使用單獨的連線，稱為分散連接;另一種是將各部件連到一組公共信息傳輸線上，稱為總線連接。
總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。當(dāng)多個部件相連時，如果出現(xiàn)兩個或兩個以上部件同時向總線發(fā)送信息，勢必導(dǎo)致信號沖突，傳輸無效。因此，在某一時刻，只允許有一個部件向總線發(fā)送信息，而多個部件可以同時從總線上接收相同的信息。
總線分為片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和通信總線。片內(nèi)總線是指芯片內(nèi)部的總線;系統(tǒng)總線又可分為三類：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。
總線的周期可分為四個階段:申請分配階段、尋址階段、傳數(shù)階段、結(jié)束階段。
總線與計算機所有的器件數(shù)據(jù)傳輸都離不開關(guān)系，是計算機工作的基礎(chǔ)。
(三)存儲器
存儲器按存儲介質(zhì)分類：半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器、磁芯存儲器、光盤存儲器。按存取方式分類：隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、串行訪問存儲器。按在計算機中的作用分類：主存儲器、輔助存儲器。按在計算機系統(tǒng)中的作用分類：主存儲器、輔助存儲器、高速緩沖存儲器Cache、控制存儲器。其中靜態(tài)RAM是用觸發(fā)器工作原理存儲信息，因此即使信息讀出后，他仍然保持其原狀，不需要再生，但是電源掉電時，原存儲信息丟失。動態(tài)RAM是靠電容存儲電荷的原理來寄存信息。但是電容上的電荷只能維持1~2ms，因此即使電源不掉電，信息也會因此自動消失，為此，必須在2ms內(nèi)對其所有存儲單元恢復(fù)一次原狀態(tài)，這個過程稱為再生或刷新。
由于單個存儲芯片的容量總是有限的，很難滿足實際的需要，因此要進行位擴展和字?jǐn)U展。存儲芯片的容量不同，其地址線也不同，通常將CPU地址線的低位與存儲芯片的低址線相連。
同樣，CPU的數(shù)據(jù)線數(shù)與存儲芯片的數(shù)據(jù)線也不一定相等。此時，必須對存儲芯片擴位，使其位數(shù)與CPU的數(shù)據(jù)線相等。
高速緩沖存儲器cache主要解決主存與CPU速度不匹配的問題。主存與cache地址映射關(guān)系有:直接相聯(lián)映射、全相聯(lián)映射、組相聯(lián)映射。
(四)輸入輸出系統(tǒng)
I/O設(shè)備與主機的聯(lián)系方式：統(tǒng)一編址和不統(tǒng)一編址。統(tǒng)一編址就是將I/O地址看做是存儲器地址的一部分。不統(tǒng)一編址是指I/O地址和存儲器地址是分開的，所有對I/O設(shè)備的訪問必須有專用的I/O指令。傳送方式有串行傳送和并行傳送。I/O設(shè)備與主機信息傳送的控制方式有三種：程序查詢方式(主機與設(shè)備是串行工作的)，程序中斷方式(程序與主機是并行工作的)和DMA方式(主機與設(shè)備是并行工作的)。DMA方式工作：1、中斷cpu訪存，2、挪用周期，3、與CPU交互訪存。輸出設(shè)備有打印機，顯示器等。
(五)計算方法
計算機的運行需要有運算的參與，參與運算的數(shù)有無符號類和有符號類。掌握二進制原碼和補碼的加減乘除運算。
(六)指令系統(tǒng)
指令由操作碼和地址碼兩部分組成，操作碼用來指明該指令所要完成的操作，例如加減，傳送，移位，轉(zhuǎn)移等;其位數(shù)反映了操作的種類也即機器允許的指令條數(shù)。地址碼用來指出該指令的源操作數(shù)的地址(一個或兩個)、結(jié)果的地址以及下一條指令的地址。指令尋址分為順序?qū)ぶ泛吞S尋址兩種。其尋址方式分為10種，分別是：立即尋址，直接尋址，隱含尋址，間接尋址，寄存器尋址，寄存器間接尋址，基址尋址，變址尋址，相對尋址，堆棧尋址。指令格式有零地址，一地址，二地址，三地址等。需能分析指令格式所含的意義。
(七)CPU的結(jié)構(gòu)與功能
CPU實質(zhì)包括運算器和控制器兩大部分，基本功能是取指令，分析指令，執(zhí)行指令。CPU的寄存器有用戶可見寄存器：通用寄存器，數(shù)據(jù)寄存器，地址寄存器，條件碼寄存器?？刂坪蜖顟B(tài)寄存器：存儲器地址寄存器，存儲器數(shù)據(jù)寄存器，程序寄存器，指令寄存器。指令流水處理減少了運行時間，提高機器效率。中斷系統(tǒng)在前面章節(jié)介紹過，此處在簡單補充一些，引起中斷的有很多種因素：人為設(shè)置的中斷，程序性事故，硬件故障，I/O設(shè)備，外部事件。中斷判優(yōu)可用硬件實現(xiàn)，也可用軟件實現(xiàn)。中斷服務(wù)程序入口地址的尋找方法：硬件向量方法和軟件查詢法。中斷響應(yīng)的過程：響應(yīng)中斷的條件，響應(yīng)中斷的時間，中斷隱指令和關(guān)中斷。其中中斷隱指令就是機器指令系統(tǒng)中沒有的指令，他是CPU在中斷周期內(nèi)由硬件自動完成的一條指令。在中斷響應(yīng)之前需要對現(xiàn)場進行保護，中斷結(jié)束之后需要對現(xiàn)場進行恢復(fù)。中斷屏蔽技術(shù)主要用于多級中斷，屏蔽技術(shù)可以改變優(yōu)先級。
(八)控制單元的功能
控制單元具有發(fā)出各種微操作(即控制信號)序列的功能。取指周期可以歸納為以下幾個操作，1.PC->MAR2.1->R3.M(MAR)->MDR4.MDR->IR5.OP(IR)->CU6(PC)+1->PC。間址周期：1.AD(IR)->MAR2.1->R3.M(MAR)->MDR4.MDR->AD(IR).執(zhí)行周期中不同執(zhí)行周期的微操作是不同的：1、非訪存類指令2、訪存指令3、轉(zhuǎn)移類指令。非訪存類指令：1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算數(shù)右移一位指令SHRL(ACC)->R(ACC),ACC0->ACC0;4、循環(huán)左移一位指令CSLR(ACC)->L(ACC)ACCo->ACCn;5、停機指令0->G。訪存指令：這類指令在執(zhí)行階段都需要訪存存儲器。
1、加法指令A(yù)DDX。
2、存數(shù)指令STAX(3)取值指令LDAX。轉(zhuǎn)移類指令：
(1)無條件轉(zhuǎn)移指令JMPX。
(2)條件轉(zhuǎn)移指令BANX。在執(zhí)行周期結(jié)束時刻，cpu要查詢是否有請求中斷的事件發(fā)生，如果有則進入中斷周期。在中斷周期，由中斷隱指令自動完成保護斷點、尋找中斷服務(wù)程序入口地址以及硬件關(guān)中斷的操作?？刂菩盘柕耐馓匦裕篴.輸入信號：時鐘，指令寄存器，標(biāo)志，來自系統(tǒng)總線的控制信號。b.輸出信號：CPU內(nèi)的控制信號，送至系統(tǒng)總線的信號。
常見的控制方式有同步控制，異步控制，聯(lián)合控制和人工控制。
(九)控制單元的設(shè)計
組合邏輯的設(shè)計又稱硬布線控制器，由門電路和觸發(fā)器構(gòu)成的復(fù)雜樹形網(wǎng)絡(luò)形成的邏輯電路。安排微操作節(jié)拍時注意以下三點：1、有些微操作的次序是不容改變的，故安排微操作的節(jié)拍時必須注意微操作的先后順序。2、凡是控制對象不同的微操作，若能在一個節(jié)拍內(nèi)執(zhí)行，應(yīng)盡可能安排在同一個節(jié)拍內(nèi)，以節(jié)省時間。3、如果有些微操作所占的時間不長，應(yīng)該將它們安排在一個節(jié)拍內(nèi)完成，并且允許這些微操作有先后次序。微程序的設(shè)計：采用微程序設(shè)計方法設(shè)計控制單元的過程就是編寫每一條機器指令的微程序，他是按執(zhí)行每一條機器指令所需要的微操作命令的先后順序而編寫的，因此，一條機器指令對應(yīng)一個微程序。微指令的基本格式共分為兩個字段，一個為操作控制字段，該字段發(fā)出各種控制信號;另一個為順序控制字段，它可以指出下條微指令的地址(簡稱下地址)，以控制微指令序列的執(zhí)行順序。工作原理：取指階段：取微指令---產(chǎn)生微操作命令---形成下一條微指令的地址---取下一條微指令---產(chǎn)生微操作命令---形成下一條微指令的地址。執(zhí)行階段:取數(shù)指令微程序首地址的形成---取微指令---產(chǎn)生微操作命令---形成下一條微指令的地址---取微命令.........循環(huán)。微指令的編碼方式：直接編碼方式，字段直接編碼方式，字段間接編碼方式，混合編碼。后序微指令地址的形成方式：斷定方式，根據(jù)機器指令的操作碼形成，增量計數(shù)器法，分支轉(zhuǎn)移，通過測試網(wǎng)絡(luò)形成，由硬件產(chǎn)生微程序入口地址。微指令格式:水平型微指令，垂直型微指令。
三、實際應(yīng)用
自ENIAC問世后將近30余年的時間里，計算機一直被作為大學(xué)和研究機構(gòu)的嬌貴設(shè)備。在20世紀(jì)70年代中后期，大規(guī)模集成工藝日趨成熟，微芯片上集成的晶體管數(shù)一直按每3年翻兩番的Moore定律增長，微處理器的性能也按此幾何級數(shù)提高，而價格也以同樣的幾何級數(shù)下降，以至于以前需花數(shù)百萬美元的機器(如80MFLOPS的CRAY)變得價值僅為數(shù)千美元(而此類機器的性能可達(dá)200MFLOPS)，至于對性能不高的微處理器芯片而言，僅花數(shù)美元就可購到。正因為如此，才使得計算機走出實驗室而滲透到各個領(lǐng)域，乃至走進普通百姓的家中，也使得計算機的應(yīng)用范圍從科學(xué)計算，數(shù)據(jù)處理等傳統(tǒng)領(lǐng)域擴展到辦公自動化，多媒體，電子商務(wù)，虛擬工廠，遠(yuǎn)程教育等，遍及社會，政治，經(jīng)濟，軍事，科技以及個人文化生活和家庭生活的各個角落。
四、心得體會
計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展日新月異，但是都離不開計算機組成原理，這門課不要死記硬背，重在理解，工科類的學(xué)習(xí)不是死記硬背就會的，還是要理解記憶才會牢靠。在做完這次課程論文后，讓我再次加深了對計算機的組成原理的理解，對計算機的構(gòu)建也有更深層次的體會。計算機的每一次發(fā)展，都凝聚著人類的智慧和辛勤勞動，每一次創(chuàng)新都給人類帶來了巨大的進步。計算機從早期的簡單功能，到現(xiàn)在的復(fù)雜操作，都是一點一滴發(fā)展起來的。
五、結(jié)語
通過對計算機組成原理這門課程的學(xué)習(xí)，使我對計算機軟件和硬件技術(shù)有了一個更深入的了解，包括各種計算機的基本原理以及計算機的艱難發(fā)展歷程，這門課程注重理論知識，理論知識是一切技術(shù)的最基本，也是我們必須要掌握好的。在這次課程綜述論文過程中，我到圖書館查閱資料，上網(wǎng)查資料，讓我深刻認(rèn)識到計算機組成原理的重要性，也了解了許多書上沒有的知識，受益匪淺。
六、參考文獻(xiàn)
1、唐朔飛《計算機組成原理》高等教育出版社第2版