计算机组成原理(中国石油大学(华东))
计算机组成原理(中国石油大学(华东))
5000+ 人选课
更新日期:2025/07/15
开课时间2025/01/21 - 2025/07/20
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介
本课程是“计算机科学与技术”、“软件工程”等计算机类专业学生的一门核心专业基础课,是全国研究生入学考试的必考课程,在整个学科体系中起着承上启下的作用。课程基于单处理器计算机系统讲解硬件系统中各部件的组成结构、工作原理、设计思路、逻辑实现方法及相关关系,使学生掌握计算机系统的层次化结构概念、数据通路概念以及数据流和控制流两大信息流在机内的有序流动,弄清硬件与软件之间的接口界面,最终建立一个完整的计算机系统的整机概念,从而培养学生对计算机硬件系统的分析、设计能力,提高学生的创新能力,为后续课程的学习准备必要的底层硬件和计算机系统方面的基础知识。课程的工程性、实践性和技术性比较强,因此,课程强调通过实践环节的训练,培养学生的工程实践能力。 本课程是山东省线下一流课程。
课程大纲

在线教程

章节简介教学计划
绪论
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计算机的诞生与发展
计算机发展概况
郑秋梅
我国的计算机事业
郑秋梅
计算机的发展方向-“五化”
郑秋梅
计算机的分类及特点
郑秋梅
计算机系统
Von Naumann 存储程序原理
郑秋梅
计算机的基本结构(一)
郑秋梅
计算机的基本结构(二)
郑秋梅
计算机的简单工作过程
郑秋梅
总线技术(一)
郑秋梅
总线技术(二)
郑秋梅
计算机系统的多层次结构
郑秋梅
计算机的主要性能指标
计算机的主要性能指标(一)
郑秋梅
计算机的主要性能指标(二)
郑秋梅
计算机数据信息表示法
数制
数制
郑秋梅
进位计数数制
郑秋梅
计算机中使用二进制的原因
郑秋梅
数制间的转换
郑秋梅
数制间转换举例
郑秋梅
数值数据的编码表示
机器数及其特点
郑秋梅
定点机器数的原码、反码、补码和移码表示-原码表示
郑秋梅
定点机器数的原码、反码、补码和移码表示-原码表示举例
郑秋梅
定点机器数的原码、反码、补码和移码表示-补码表示
郑秋梅
定点机器数的原码、反码、补码和移码表示-补码表示举例1
郑秋梅
定点机器数的原码、反码、补码和移码表示-补码表示举例2
郑秋梅
定点机器数的原码、反码、补码和移码表示-反码表示
郑秋梅
定点机器数的原码、反码、补码和移码表示-移码表示
郑秋梅
定点机器数的原码、反码、补码和移码表示-数的原码、反码、补码和移码表示总结
郑秋梅
数的定点与浮点表示
定点表示
郑秋梅
浮点表示基本格式
郑秋梅
浮点数的规格化
郑秋梅
浮点数的表示范围
郑秋梅
定点数和浮点数比较
郑秋梅
定点数和浮点数举例
郑秋梅
非数值数据的编码表示
郑秋梅
总结
郑秋梅
运算方法和运算器
带符号数的移位和舍入处理
移位运算
郑秋梅
移位运算举例
郑秋梅
舍入操作
郑秋梅
定点加减法运算
原码加减法
郑秋梅
补码加减法
郑秋梅
补码加减法举例1
郑秋梅
补码加减法举例2
郑秋梅
补码加减法总结
郑秋梅
反码加减法
郑秋梅
基本加减法运算器设计
串并行加法器
郑秋梅
加法器的进位链
郑秋梅
补码加加减法运算器
郑秋梅
逻辑运算
郑秋梅
定点运算器设计
郑秋梅
规格化浮点运算
规格化浮点补码加减法
郑秋梅
规格化浮点补码加减法举例
郑秋梅
总结
郑秋梅
指令系统
指令系统概述
郑秋梅
指令格式
指令组织方式
郑秋梅
指令地址类型
郑秋梅
寻址方式
寻址方式1
郑秋梅
寻址方式2
郑秋梅
指令的种类
郑秋梅
精简指令集计算机
精简指令集计算机
郑秋梅
例题讲解
郑秋梅
总结
郑秋梅
存储器
存储器概述
存储器概述
郑秋梅
存储器的主要技术指标
郑秋梅
存储器的发展与分类
郑秋梅
半导体随机读写存储器
半导体随机读写存储器基本结构
郑秋梅
半导体RAM基本单元电路
郑秋梅
动态存储器的刷新
郑秋梅
存储器芯片及与CPU的连接
郑秋梅
只读存储器
郑秋梅
提高存储器性能的技术
高速缓冲存储器
郑秋梅
存储器的系统层次结构
郑秋梅
总结
郑秋梅
控制器
控制器组成及功能
控制器的基本组成1
郑秋梅
控制器的基本组成2
郑秋梅
控制器的功能及分类
郑秋梅
控制方式与时序系统
控制方式
郑秋梅
时序系统
郑秋梅
两种常见时序系统
郑秋梅
CPU的总体结构
CPU的寄存器设置
郑秋梅
指令执行过程分析
郑秋梅
指令执行例题分析
郑秋梅
组合逻辑控制器
组合逻辑控制器设计
郑秋梅
微程序控制器
微程序控制器主要思想及概念
郑秋梅
微控制器的组成及工作原理
郑秋梅
CPU的流水线技术及总结
郑秋梅
总线系统
总线的基本概念
郑秋梅
总线结构
郑秋梅
总线控制
郑秋梅
总线接口
郑秋梅
常用系统总线及设备总线举例
郑秋梅
输入输出系统
I/O子系统概述
郑秋梅
程序查询方式
总线结构
郑秋梅
程序中断方式
中断的基本概念
郑秋梅
中断过程1
郑秋梅
中断过程2
郑秋梅
中断嵌套
郑秋梅
DMA方式
郑秋梅
通道控制方式
郑秋梅
外部设备
外部设备概述
郑秋梅
存储设备
磁盘概述
郑秋梅
磁盘存取方式
郑秋梅
光存储设备
郑秋梅
  • 第一章绪论

    本章简单回顾计算机的发展历史,概括地描述计算机的特点、分类和应用,总线技术以及计算机系统的层次结构,重点讨论计算机的基本组成和工作原理,并以机内信息流动(包括控制流和数据流)为线索,建立初步的整机概念,以便读者对计算机“整机”有一个总体概念,为更好地学习和理解后续章节的内容打下基础。

  • 1.1计算机的诞生与发展

    ENIAC计算机的特点

  • 1.2计算机的分类及特点

    计算机的分类及特点

  • 1.3计算机系统

    计算机系统的基本结构及遵循的存储程序原理;计算机工作的过程

  • 1.4计算机系统的多层次结构

    计算机系统的多层次结构

  • 1.5计算机的主要性能指标

    计算机的主要性能指标

  • 第二章计算机数据信息表示法

    计算机中的数据信息多种多样,有数字、字符、声音、图像等。无论何种数据在计算机中都是以0、1代码的形式出现。数据信息是计算机存储、加工和处理的对象,数据信息的表示方法将直接影响到计算机的结构和性能。本章主要介绍进位计数制、定点数和浮点数的表示、非数值数据(字符、字符串、汉字)的编码表示、十进制数据的表示以及数据校验码等知识。掌握本章的内容,是学习计算机知识的最基本要求。

  • 2.1数制

    常见的计数数制及转换

  • 2.2数值数据的编码表示

    数值数据的原码、补码、反码及移码表示方法

  • 2.3数的定点与浮点表示

    数的定点及浮点表示,浮点数的规格化处理

  • 2.4非数值数据的编码表示

    非数值数据的编码表示

  • 2.5总结

    本章总结

  • 第三章运算方法和运算器

    运算器是计算机完成算术运算和逻辑运算的主要部件。运算速度一直是衡量计算机性能的主要指标,它由运算器的逻辑结构决定,而运算器的逻辑结构取决于计算机的指令系统、数据表示方法和运算方法等。本章主要学习运算方法,着重讨论计算机中数据的各种运算按照什么规则进行。运算器的设计也应是本章的主要内容,但考虑到大家的具体情况,仅要求掌握运算部件的基本结构和工作原理,对运算器的具体设计不做太多要求。

  • 3.1带符号数的移位和舍入处理

    带符号数的移位和舍入处理

  • 3.2定点加减法运算

    定点数的加减运算

  • 3.3基本加减法运算器设计

    串并型加法器的设计

  • 3.4逻辑运算

    逻辑运算

  • 3.5定点运算器设计

    定点运算器设计

  • 3.6规格化浮点运算

    规格化浮点数运算方法

  • 3.7总结

    总结

  • 第四章指令系统

    本章主要介绍指令系统的性能要求、指令格式和寻址方式,详述各种数据的寻址方式,包括寄存器寻址、立即数寻址、直接寻址、间接寻址、隐含寻址、相对寻址、变址寻址、基址寻址和堆栈寻址方式,然后介绍指令的种类,最后简单介绍精简指令系统计算机。

  • 4.1指令系统概述

    什么是指令系统及指令系统的特点

  • 4.2指令格式

    指令的格式、组织方式及指令地址类型

  • 4.3寻址方式

    常见的寻址方式

  • 4.4指令的种类

    一个完整指令系统的种类

  • 4.5精简指令集计算机

    精简指令集计算机的特点

  • 4.6总结

    本章总结

  • 第五章存储器

    存储器是计算机系统中的记忆部件,程序及其处理的数据保存于存储器中,存储器的容量和读写速度等性能对于整个计算机系统的性能至关重要。设计速度快、容量大、成本低的存储器系统是计算机发展的一个重要课题。本章重点讨论主存储器的分类、工作原理、组成方式、多级存储体系结构和虚拟存储技术等。

  • 5.1存储器概述

    存储器的概述、主要技术指标及发展

  • 5.2半导体随机读写存储器

    半导体随机读写存储器的基本结构、单元电路及刷新原理

  • 5.3存储器芯片及与CPU的连接

    存储器芯片与CPU的连接

  • 5.4只读存储器

    只读存储器的分类

  • 5.5提高存储器性能的技术

    提高存储器性能的技术

  • 5.6存储器的系统层次结构

    存储器的多层次结构原理

  • 5.7总结

    总结

  • 第六章控制器

    现代中央处理器(CPU)包括运算器、控制器和Cache。本章重点讨论CPU的功能和组成、控制器的工作原理和实现方法、组合逻辑控制器和微程序控制器的原理以及设计过程。本章内容对建立计算机的整机概念十分重要。

  • 6.1控制器组成及功能

    控制器的基本组成及功能分类

  • 6.2控制方式与时序系统

    控制方式与时序系统

  • 6.3 CPU的总体结构

    CPU的总体结构

  • 6.4组合逻辑控制器

    组合逻辑控制的设计方法

  • 6.5微程序控制器

    微程序控制器的工作原理及设计方法

  • 第七章总线系统

    本章详细介绍了总线的基本概念,包括总线的特性、总线的类型、总线的性能指标、总线的组成及总线的数据传输方式等,在此基础上着重介绍了总线的物理结构实现及多级总线结构。总线的控制主要包括总线仲裁和总线通信两个部分,用来解决多个设备共同使用总线时的冲突问题,以及各种设备使用总线时与总线的通信问题。最后,介绍了总线接口的概念以及常用的系统总线标准和设备总线标准。

  • 7.1总线的基本概念

    总线的基本概念

  • 7.2总线结构

    总线结构

  • 7.3总线控制

    总线控制

  • 7.4总线接口

    总线接口

  • 7.5 常用系统总线及设备总线举例

    常用系统总线及设备总线举例

  • 第八章 输入输出系统

    输入输出系统是计算机系统中不可缺少的重要组成部分,是衡量计算机性能的一个重要指标。本章主要介绍输入输出系统的功能和组成部分及主机与外设的信息传送方式。

  • 8.1I/O子系统概述

    输入输出系统概述

  • 8.2程序查询方式

    程序查询方式

  • 8.3程序中断方式

    程序中断方式的基本概念、中断过程及中断嵌套

  • 8.4 DMA方式

    DMA方式

  • 8.5 通道控制方式

    通道控制方式

  • 第九章外部设备

    外部设备是计算机系统中不可缺少的重要组成部分。本章主要介绍了外部设备的分类及其功能,几种常见的输入/输出设备的结构和工作原理,辅助存储器的存储原理,常用磁介质存储设备和其它辅助存储设备。

  • 9.1外部设备概述

    外部设备概述

  • 9.2存储设备

    磁盘及光存储的基本原理

  • 开始学习
  • 第一章  作业测试
    第一章 绪论

    1.1 计算机的诞生与发展

    1.2 计算机的分类及特点

    1.3 计算机系统

    1.4 计算机系统的多层次结构

    1.5 计算机的主要性能指标

    视频数13
  • 第二章  作业测试
    第二章 计算机数据信息表示法

    2.1 数制

    2.2 数值数据的编码表示

    2.3 数的定点与浮点表示

    2.4 非数值数据的编码表示

    2.5 总结

    视频数22
  • 第三章  作业测试
    第三章 运算方法和运算器

    3.1 带符号数的移位和舍入处理

    3.2 定点加减法运算

    3.3 基本加减法运算器设计

    3.4 逻辑运算

    3.5 定点运算器设计

    3.6 规格化浮点运算

    3.7 总结

    视频数17
  • 第四章  作业测试
    第四章 指令系统

    4.1 指令系统概述

    4.2 指令格式

    4.3 寻址方式

    4.4 指令的种类

    4.5 精简指令集计算机

    4.6 总结

    视频数9
  • 第五章  作业测试
    第五章 存储器

    5.1 存储器概述

    5.2 半导体随机读写存储器

    5.3 存储器芯片及与CPU的连接

    5.4 只读存储器

    5.5 提高存储器性能的技术

    5.6 存储器的系统层次结构

    5.7 总结

    视频数11
  • 第六章  作业测试
    第六章 控制器

    6.1 控制器组成及功能

    6.2 控制方式与时序系统

    6.3 CPU的总体结构

    6.4 组合逻辑控制器

    6.5 微程序控制器

    视频数13
  • 第七章  作业测试
    第七章 总线系统

    7.1 总线的基本概念

    7.2 总线结构

    7.3 总线控制

    7.4 总线接口

    7.5 常用系统总线及设备总线举例

    视频数5
  • 第八章  作业测试
    第八章 输入输出系统

    8.1 I/O子系统概述

    8.2 程序查询方式

    8.3 程序中断方式

    8.4 DMA方式

    8.5 通道控制方式

    视频数8
  • 第九章  作业测试
    第九章 外部设备

    9.1 外部设备概述

    9.2 存储设备

    视频数4
  • 期末考试