计算机组成

本课程重点讲述计算机的内部结构和工作原理,着眼于软件和硬件的衔接互动,注重基本概念和真实系统的对应。 课程概述…

北京大学

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计算机组成
  • 分类: 计算机
  • 平台: Coursera
  • 语言: 中文

本课程重点讲述计算机的内部结构和工作原理,着眼于软件和硬件的衔接互动,注重基本概念和真实系统的对应。

课程概述

课程介绍视频可以访问这里

本课程的重点在于计算机内部的主要部件以及各部件之间的联系,主要内容包括:冯·诺依曼计算机结构的要点,计算机执行指令的工作过程,当前流行的指令系统的分析对比,高级语言、汇编语言和机器语言之间的关系,计算机采用的主要算术和逻辑运算方法及其实现,微处理器、存储系统和输入输出系统的基本原理和关键技术等。本课程强调计算机软件和硬件的衔接互动,注重基于真实系统分析基本概念,是计算机及相关专业本科生了解和掌握计算机系统整体框架的基础性课程。

授课大纲

第一讲 计算机基本结构(Basic Components of a Computer)
内容要点:冯·诺伊曼结构,计算机执行指令的过程

第二讲 指令系统体系结构(Instruction Set Architecture)
内容要点:x86 ISA,MIPS ISA

第三讲 算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit)
内容要点:逻辑运算,二进制加减法运算,ALU的实现

第四讲 乘法器和除法器(Multiplier and Divider)
内容要点:乘法运算,乘法器的实现,除法运算,除法器的实现

第五讲 单周期处理器(Single Cycle Processor)
内容要点:控制器,数据通路

第六讲 流水线处理器(Pipelined Processor)
内容要点:流水线,相关和冒险

第七讲 存储层次结构(Memory Hierarchy)
内容要点:高速缓存,主存

第八讲 中断与异常(Interruption and Exception)
内容要点:中断与异常的异同,中断处理的过程

第九讲 输入输出设备(Input/Output Devices)
内容要点:基本的输入输出控制方式,常用的输入输出设备类型

先修知识

学习本课程之前,需要具备二进制和高级语言编程的基本知识。
试一试,能不能看懂下面的内容:

1、三个表达式
42 = 0010 1010 B = 2AH
-7 = 1111 1001 B = F9H
0010 1010 B + 1111 1001 B = 0010 0011 B = 23H = 35

2、一段程序
#include
int main ( )
{
printf (“hello, world\n”);
return 0;
}

参考资料

主要教材:
《计算机组成与设计》(英文版·第4版)
Computer Organization and Design, Fourth Edition
作者:David A. Patterson John L. Hennessy

推荐阅读:
《Intel微处理器》(第8版)
The Intel Microprocessors, Eighth Edition
作者:Barry B. Brey

授课形式

本课程共分九讲,每周一讲。每讲由若干段视频构成,每段视频长度大约10~15分钟。视频中会嵌入一些测验题,另有单独的课后作业题。

最终成绩将主要根据课后作业题(占60%)和期末考试(占40%)评定,积极参与课程互动活动(如问卷调查等)会有加分,总成绩达到满分的60%为合格,达到85%为优秀。

此外,欢迎大家在课程论坛进行讨论,鼓励大家在沟通中巩固知识。教学团队会关注所有的讨论,适度参与沟通,并选择大家普遍关心的疑难问题进行解答。

常见问题解答

问:这门课需要编程吗?
答:不需要高级语言的编程,但需要阅读一些高级语言程序代码,并编写少量简单的汇编语言程序。

问:这门课需要有硬件电路的基础吗?
答:不需要。涉及到的这方面内容,课程中会讲解。当然,如果有这方面的基础,则会学习的轻松一些。

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