计算机是具有层次结构的复杂系统。因此,可以通过层次分解方法,由粗到细、由总体到局部地认识、分析和设计计算机系统。对它的每一层,考察该层部件的结构和功能。有两种层次化考察方式,一种是自顶向下的方式,还一种是自底向上的方式。我们采用自顶向下的方式对课程内容进行组织。从计算机硬件系统的顶层来看可分为四个部分:CPU、存储器、输入/出,以及互连结构,所以加上顶层的总体框架,整个分以下五个模块来组织:
模块一:计算机系统总体框架
第1章(计算机系统概论) 3学时 计算机系统中软件和硬件的基本概念、计算机系统的层次结构、冯诺依曼计算机的特点、计算机硬件的基本组成、计算机的工作过程、计算机系统的性能指标。
第2章(计算机的发展及应用) 计算机的产生和发展过程、计算机的应用领域
模块二:计算机系统互连结构
第3章(系统总线)总线的基本概念、总线的分类、总线的组成及性能指标、总线结构、总线判优控制和总线通信控制。
模块三:计算机系统存储体系
第4章(存储器) 存储器的分类、存储器的分层结构、半导体随机存取存储器的组织、只读存储器、主存储器与CPU的连接、主存储器的校验、多体交叉编址存储器、高速缓冲存储器Cache的基本原理、Cache和主存之间的地址映射、替换算法、磁表面存储器的主要技术指标、磁表面存储器的基本原理和磁记录方式、磁盘存储器、磁带存储器、循环冗余校验码、光盘存储器
模块四:计算机系统输入输出组织
第5章(输入输出系统) 输入输出系统的组成、外部设备、I/O接口的职能和分类、I/O设备和主机的联系方式、程序查询方式、程序中断方式、DMA方式
模块五:计算机系统处理器组织
第6章(计算机的运算方法) 真值和机器数、无符号数的表示和作用、定点数的表示(计算机基础中已介绍过,包括原码表示、补码表示和反码表示)、浮点数的表示(包括浮点数的形式、浮点数的规格化、浮点数的表示范围、IEEE754标准)、定点数运算(包括移位运算、加减运算、乘法运算、除法运算)、浮点数运算、算术逻辑单元ALU和快速加法器
第7章(指令系统) 指令的格式、操作数类型、数据在存储器中的存放方式、寻址方式、操作类型、CISC和RISC技术的比较、指令系统举例和分析设计
第8章(CPU的结构和功能) CPU的主要功能、CPU的内部结构、CPU中寄存器的组织、指令的执行过程、指令流水线、中断系统(包括中断的作用、中断源的种类、中断判优机制、中断过程、中断屏蔽和多重中断)
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