计算机组成教学工作总结

第1篇：计算机组成原理总结

计算机组成原理综述

内容摘要

计算机从产生到今天不过短短的60多年的时间。但它已经深入到人类生活的每一个角落，现在人类的生活如果离开了计算机是难以想象的。个人计算机（PC）已经是我们日常办公和娱乐的工具。计算机科学与技术也成为了很热门的专业，对于一个计算机科学与技术专业的学生来说，计算机组成原理的学习是至关重要的，作为计算机科学与技术专业的基础课程，这门课会告诉我们计算机的基本组成及其主要部件的工作原理。通过这门课程的学习可以让我们建立计算机系统的整机概念，理解软硬件的关系和逻辑的等价性；了解计算机各部件的组成原理，工作机制以及部件之间的相互关系；加强硬件分析和设计的基本技能和方法，提高硬件方面专业素质和发展潜力；培养和提高计算思维能力。本文从计算机组成原理课程的各个方面对计算机组成原理的内容做了详细的解释。

一、计算机组成原理课程综述

计算机组成原理是计算机科学与技术专业的基础课程之一，它主要告诉我们计算机单系统组成结构，计算机各组成部件内部的运行机制以及相关的基本理论，硬件分析和设计的基本技能和方法。

二、计算机组成原理的主要内容

根据冯·诺依曼机的特点我们知道：

1.计算机有运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。

2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。

3.指令和数据均用二进制数表示。

4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。

典型的冯·诺依曼机是以运算器为中心的，现代的计算机已转化为以存储器为中心：

1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。

2.存储器用来存放数据和程序。

3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。

4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形

式。

5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式。

从上面我们大概的了解了计算机的基本的组成和原理。下面来具体介绍下五大部件，不过在介绍五大部件前我们先介绍一下总线，它是连接五大部件的传输线。

⑴总线

概念：总线是将计算机各个部件连接在一起的一组公共信息传输线。分类：①片内总线：指芯片内部总线。

②系统总线：数据总线（双向）

地址总线（单向）控制总线（单向传输）

③通信总线：串行通信(远距离传输)

并行通信（近距离传输）

⑵随机存储器

存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。

1．静态存储单元（SRAM）

存储原理：由触发器存储数据

单元结构：六管NMOS或OS构成优点：速度快、使用简单、不需刷新、静态功耗极低；常用作Cache缺点：元件数多、集成度低、运行功耗大

2．动态存储单元（DRAM）

存贮原理：利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理，需刷新（早期：三管基本单元；现在：单管基本单元）

刷新(再生)：为及时补充漏掉的电荷以避免存储的信息丢失，必须定时给栅极电容补充电荷的操作

刷新时间：定期进行刷新操作的时间。该时间必须小于栅极电容自然保持信息的时间（小于2ms）。

优点： 集成度远高于SRAM、功耗低，价格也低

缺点：因需刷新而使外围电路复杂；刷新也使存取速度较SRAM慢，所以在计算机中，DRAM常用于作主存储器。

3.存储容量的扩展

A.位扩展：增加存储字长。B.字扩展：增加存储器的数量。

⑷输入输出系统

1.I/O系统功能：为数据传输操作选择I/O设备，连接I/O设备与主机，完成数据交换

2.I/O系统组成软件：可由系统软件（OS）或应用软件承担；输入输出过程控制：发送读写指令，检查设备状态等；用户界面。

硬件：I/O接口，主机与外设之间通信：速度匹配、同步、指令、状态、差错控制；数据缓存。

3.I/O与主机信息传送的控制方式

应。

DMA方式：主存与I/O设备之间有一条数据通路，主存与I/O设备交换信息时，无须调用中断服务程序。若出现DMA和CPU同时访问主存，CPU总是将总线占有权让给DMA，通常把DMA的这种占有称为窃取或挪用。

⑸指令系统

指一台计算机中所有机器指令的集合，是表征计算机性能的重要因素。

1.寻址方式

A.立即寻址：操作数本身设在指令字内。

B.直接寻址：指令字中的形式地址就是操作数的真实地址。

C.隐含寻址：指令字中不明显地给出操作数的地址，其操作数的地

址隐含在操作码或某个寄存器中。

D.间接寻址：指令字中的形式地址不直接指出操作数的地址，而是

指出操作数有效地址所在的存储单元地址。

E.寄存器寻址：地址码字段直接指出寄存器编号，操作数在寄存器

内。

F.寄存器间接寻址：寄存器中存放操作数所在主存单元地址。

G.基址寻址：操作数有效地址等于指令字中的形式地址和基址寄存

器中的内容相加。

H.变址寻址：操作数有效地址等于指令字中的形式地址与变址寄存

器的内容相加。

I.相对寻址：有效地址是将程序计数器的内容与指令字中的形式地

址相加而成。

⑹CPU

1.CPU基本功能

指令控制：程序的顺序控制，称为指令控制；控制器： PC、IR、ID

操作控制：管理并产生每条指令的操作控制信号，并把操作控制信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。程序查询方式：由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备，从程序中断方式：CPU在启动I/O设备后，不查询设备是否已准备就绪，而控制I/O设备与主机交换信息。继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求后才予以响

时间控制：对各种操作实施时间上的定时，称为时间控制。

数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算处理。

2．控制器的主要职能

（1）取指令

（2）分析指令

（3）执行指令

（4）控制程序和数据的输入与结果的输出

（5）对异常情况和某些请求的处理

3．指令周期

指取出并执行一条指令的时间。由若干个CPU周期组成。

CPU周期： 通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。一个CPU周期包含若干个时钟周期。

时钟周期：是CPU处理操作的最基本单位。

4．微命令 指控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令，是构成控制信号序列的最小单位。

微操作 执行部件接受微命令后所进行的操作，是计算机硬件结构中

最基本的操作。

微周期：从控存中读取一条微指令并执行相应的一步操作所需的时间。微指令：由每个微周期的操作所需的控制命令构成一条微指令。微指令包含了若干微命令信息。

微程序;即一系列微指令的有序集合，可以控制实现一条机器指令。

5．控制方式

同步控制方式： 以部件中最长的操作时间作为统一的时间间隔标准，系统中各部件的微操作都由这个统一的时间间隔来同步。

异步控制方式： 系统中没有统一的时间标准，各部件按本身的操作有各自自己的时钟信号，各个微操作的进行是采用应答方式进行的。

联合控制方式： 部件内部采用同步控制方式，各部件之间采用异步方式。

心得体会

计算机组成原理是计算机专业本科生必修的硬件课程中重要核心课程之

一。基本要求是使我们掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理，学习计算机设计中的入门性知识，掌握维护、使用计算机的技能。

课程主要内容：常用的组合逻辑器件，如译码器、数据选择器、编码器、alu原理；常用的同步时序电路，如寄存器、移位寄存器、计数器的原理、参数及使

用方法；可编程逻辑阵列：rom，pla，pal及门阵列的原理与使用。数字化编码，数制及数制转换，数据表示，检错纠错码；数据的算术与逻辑运算，运算器的功能、组成与设计；教学机的运算器实例。计算机指令系统综述，指令格式与寻址方式；教学计算机的指令系统与汇编语言程序设计；控制器的功能、组成与设计，教学机的控制器实例。多级结构的存储系统综述，主存储器的组成与设计，教学机的内存储器实例，cache存储器的运行原理，虚拟存储器的概念与实现，磁盘设备的组成与运行原理，磁盘阵列技术；光盘机的组成与运行原理，磁带机的组成与运行原理。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述，显示器设备，针式打印机设备，激光印字机设备；计算机总线的功能与组成，输入/输出系统的功能与组成；教学机的总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式，中断与dma的请求、响应和处理。

计算机组成原理是计算机专业的基础课。这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用，对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。

结语

对于计算机组成原理的知识整理，我深刻了解到计算机组成原理在计算机学习中的重要性，加深了对计算机组成原理的认识和了解。了解到了计算机组成原理在嵌入式方向中的基础地位。另一方面，通过知识整理让我弥补了上课时很多没听懂的地方，收到的极大的收获。我相信这次的学习会对我以后的学习和工作产生非常大的影响力。

参考文献

[1]《计算机组成原理》【中】唐朔飞 第二版 高等教育出版社

第2篇：计算机组成原理总结

合肥学院

课 程 论 文

题

目 系

部 专

业 班

级 学生姓名 学

号

计算机组成原理论文 计算机科学与技术 计算机科学与技术 10计本（2）班

2012 年 5 月 16 日

计算机组成原理课程综述

内容概要: 《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。从课程的地位来说，它是先导课与后续课之间的重要衔接课程。随着计算机技术的飞速发展，必须保证课程教学内容及实现手段的先进性，才能确保课程教学效果的优秀。因此，在课程教学大纲的制定上，主要依据就是：既要保证学生理解和掌握课程的基本理论和基本概念，又必须保证教学内容的先进性，同时还要注重学生实际动手能力和创新能力的培养和训练，为后续课程的学习奠定坚实的基础。进一步加深了学生对计算机组成结构和工作机理的认识，提高了学生的实际动手能力与创新设计能力。

一：计算机组成原理课程综述

计算机组成原理是硬件系列课程中的核心课程，是计算机专业重要的专业基础课，它对其它课程有承上启下的作用，它的先修课程为“汇编语言”、“数字逻辑”，它又与“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等课程密切相关。它的主要教学任务是要求学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。它既有自身的完整理论体系，又有很强的实践性。该课程具有知识面、内容多、抽象枯燥、难理解、更新快等特点。

这本书摆脱了传统，死板的编写方法，采用从整体框架入手，自顶向下，由表及里，层层细化的叙述方法，通过对计算机系统概述，总线系统等的深入剖析和详细讲解，使我们能形象的理解计算机的基本组成和工作原理。而且为了适应计算机科学发展的需要，除了叙述基本原理外，书中还增加了新的内容，书中举例力求与当代计算机技术相结合。

二：课程主要内容和基本原理

本课程只要的知识点有常用的组合逻辑器件，如译码器、数据选择器、编码器、alu原理；常用的同步时序电路，如寄存器、移位寄存器、计数器的原理、参数及使用方法；可编程逻辑阵列：rom，pla，pal及门阵列的原理与使用。数字化编码，数制及数制转换，数据表示，检错纠错码；数据的算术与逻辑运算，运算器的功能、组成与设计；教学机的运算器实例。计算机指令系统综述，指令格式与寻址方式；教学计算机的指令系统与汇编语言程序设计；控制器的功能、组成与设计，教学机的控制器实例。

多级结构的存储系统综述，主存储器的组成与设计，教学机的内存储器实例，cache存储器的运行原理，虚拟存储器的概念与实现，磁盘设备的组成与运行原理，磁盘阵列技术；光盘机的组成与运行原理，磁带机的组成与运行原理。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述，显示器设备，针式打印机设备，激光印字机设备；计算机总线的功能与组成，输入/输出系统的功能与组成；教学机的总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式，中断与dma的请求、响应和处理。

计算机组成原理是计算机专业的基础课。这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用，对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。

三：实际应用

随着微型计算机的迅速普及和发展，人们对计算机的功能要求已不再是限于单纯的计算和数据处理了，而是向着融合图像、声音、文字为一体的多媒体机和大型娱乐型机发展，在这一发展过程中，存储器逐渐成为了人们关注的热点，这里，我们将对存储器的有关知识做进一步详细的介绍。存储器是计算机系统内最主要的记忆装置，能够把大量计算机程序和数据存储起来，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可以根据命令读取已保存的信息。存储器按功能可分为主存储器和辅助存储器，按存放位置又可分为内存储器和外存储器。存储器的性能指标主要由容量、存取速度、可靠性和性能/性价比决定。

存储器的分类:存储器按功能可分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。

主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与CPU相连接，是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中。

辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用，即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。

一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称存储容量。存储容量通常用KB、MB或GB表示，其中B是字节（Byte），并且1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。例如，640KB就表示640×1024=655360个字节。

这里简单介绍一下半导体存储器的组成：它一般由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。

1、存储体

存储体是存储1和0信息的电路实体，它由许多个存储单元组成，每个存储单元一般由若干位(8位)组成，每一位需要一个存储元件，每个存储单元有一个编号，称为地址。存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的根数n与存储单元的数量N之间的关系为：2n = N

2、地址选择电路

地址选择电路包括地址译码器和地址码寄存器。地址译码器用来对地址译码。设其输入端的地址线有n根，输出线数为N，则它分别对应2n个不同的地址码，作为对地址单元的选择线。这些输出的选择线又叫做字线。地址译码的方式有两种：(1)单译码方式

它的全部地址码只用一个电路译码，译码输出的字选择线直接选中对应的存储单元。这一方式需要的选择线数较多，只适用于容量较小的存储器。(2)双译码方式（或称矩阵译码）

它将地址码分为X与Y两部分，用两个译码电路分别译码。X向译码称为行译码，其输出线称为行选择线，它选中存储矩阵中一行的所有存储单元。Y向译码又称为列译码，其输出线称为列选择线，它选中一列的所有单元。只有X向和Y向的选择线同时选中的那一位存储单元，才能进行读写操作。由图可见，具有1024个基本单元的存储体排列成32×32的矩阵，它的 X向和Y向译码器各有32根译码输出线，共64根。若采用单译码方式，则要1024根译码输出线。因此，双译码方式所需要的选择线数目较少，也简化了存储器的结构，故它适用于大容量的存储器。

3、读写控制电路

读写控制电路包括读写放大器、数据寄存器（三态双向缓冲器）等。它是数据信息输入输出的通道。外界对存储器的控制信号有读信号RD、写信号WR和片选信号CS。

四：心得体会

自从上了大学后，进入这个专业后才能这么经常的接触到电脑，才能学到有关电脑方面的知识。正因为接触这类知识比较的晚，所以学习这方面的知识感觉到吃力。学习了这门课后觉得，计算机组成原理确实很难，随着计算机技术和电子技术的飞速发展。计算机内部结构日趋复杂和庞大而且高度集成化。这使的我们普遍感到计算机组成原理这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差。在计算机技术快速发展的今天，新技术、新理论从提出到实际应用的周期大大缩短。我们很难在有限的教学时间内．在理解掌握基本知识技能的基础上。学习新知识、新技术，很难增强我们的学习兴趣。也就更谈不上能够利用基本原理解决在学习过程中所遇到的新问题。

当进入第四章，存储器的学习时，各种问题就不断的出现，尤其在进行存储器容量扩展时，很多的问题都是似懂非懂的，在做题目时，也是犯各种各样的错误。在第五章的学习中，对于I/O设备与主机交换信息的控制方式中的程序查询方式，程序中断方式和DMA方式有了点了解。最难的就要数中央处理器和控制单元了。对于计算机运算方法，这个没太搞懂，像定点运算中的乘法运算和除法运算，又是用的什么原码一位乘、原码两位乘、补码一位乘、补码两位乘。总之，我是被绕晕了。还有就是控制单元的设计方法微程序设计，这个知识点也是不太懂，总的来说这门课程，学得不是很好。可是通过这门课的学习，我也学习到了很多以前不知道的知识：计算机都有些什么硬件，都有哪几类总线，总线在计算机中又扮演着什么角色。计算机中的存储器有哪些等等。让我对计算机有了一个大致的了解。至少我不再像以前那样对计算机什么也都不懂。

结语

在这一学期的课程学习中，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。

参考文献

1、《计算机组成原理》第二版，唐朔飞 编著，高等教育出版社，2008.1

2、《微型计算机原理与应用》肖金立 编著，电子工业出版社，2003-1

3、计算机组成原理实验指导书与习题集》（王成，周继群，蔡月茹著）清华大学出版社出版

4、《计算机组成原理学习指导训练》（旷海兰，刘彦，蒋翰洋等编著）中国水利水电出版社出版

第3篇：计算机组成原理教学大纲

教 学 大 纲

第一章 计算机系统概论

教学内容

一、计算机的分类与应用

二、计算机的硬件组成三、计算机的软件

四、计算机的层次结构

第二章 运算方法和运算器

一、学习目的和基本要求

（一）掌握数字数据与非数值数据的表示

（二）掌握定点运算方法

（三）了解定点运算器

（四）了解浮点运算方法及浮点运算器

二、重点难点

计算机中数的四种机器码表示、数据格式（定点与浮点）、字符与汉字的表示方法、奇偶校验、定点加减运算、定点与浮点的溢出检测

三、教学内容

（一）数据格式

（二）四种机器码表示

（三）非数值数据的表示

（四）定点运算和定点运算器

（五）浮点运算方法

（六）浮点运算流水线和浮点运算器

第三章 存储系统

一、学习目的和基本要求

（一）了解存储器的基本概念

（二）掌握SRAM与DRAM的组成及工作原理

（三）了解只读存储器的特点

（四）掌握提高存储器速度的方法

（五）掌握cache的工作原理，了解pentium PC机的cache

（六）了解虚拟存储器的原理及分类

二、重点难点

存储器的分级结构、SRAM与DRAM特点、字位扩展、DRAM的刷新、Cache原理、虚拟存储技术

三、教学内容

（一）存储器的分类、分级结构、主要技术指标

（二）SRAM（组成、特点）

（三）DRAM（特点、刷新）

（四）CPU与存储器的连接（字位扩展）

（五）CPU对存储器的读写操作

（六）EDRAM

（七）只读存储器（特点、分类），闪速存储器（特点、应用）

（八）高速存储器（原理）

（九）Cache

（十）虚拟存储技术

第四章 指令系统

一、学习目的和基本要求

（一）了解指令系统的基本概念及性能要求

（二）掌握指令格式

（三）掌握指令和数据的寻址方式（包括堆栈寻址方式）

（四）了解指令的分类及基本指令系统，掌握精简指令系统的特点

二、重点难点

指令格式、指令寻址方式、操作数寻址方式

三、教学内容

（一）指令系统的基本概念

（二）指令格式

（三）指令寻址方式

（四）数据寻址方式

（五）堆栈寻址方式

（六）指令的分类

（七）RISC与CISC

第五章 中央处理器

一、学习目的和基本要求

（一）掌握中央处理器的功能和组成（二）了解指令周期的概念

（三）了解计算机中时序信号的作用和体制，掌握时序控制方式

（四）了解控制器的分类、原理和技术

（五）掌握流水CPU的结构及相关问题，了解奔腾CPU的流水结构

二、重点难点

CPU的功能、CPU的基本组成、CPU中的主要寄存器、指令周期、时序信号的作用、微程序控制器与微程序设计技术

三、教学内容

（一）CPU的功能

（二）CPU的组成（基本组成、主要寄存器）

（三）指令周期

（四）时序产生器的作用和控制方式

（五）微程序控制器（微程序概念、原理、机器指令与微指令的关系）

（六）微程序设计技术（微指令格式）

（七）硬布线控制器（基本思想）

（八）流水CPU

第六章 总线系统

一、学习目的和基本要求

（一）了解总线的基本概念及作用

（二）掌握接口的概念及作用

（三）掌握总线的总裁和定时方式

（四）了解多总线结构和PCI的特点

二、重点难点

总线结构对计算机系统性能的影响、总线接口、信息的传送方式、总线的总裁方式

三、教学内容

（一）总线结构对计算机系统性能的影响

（二）总线接口（基本概念、功能）

（三）总线的仲裁、定时方式

第七章 外围设备

一、学习目的和基本要求

（一）了解外围设备的功能和分类

（二）掌握显示设备的分类及有关概念

（三）了解打印设备的分类

（四）掌握硬磁盘存储设备的工作原理、技术指标

二、重点难点

显示设备的分类与有关概念、硬磁盘存储设备

三、教学内容

（一）外设的分类

（二）显示设备

（三）打印设备

（四）硬磁盘存储设备

第八章 输入输出系统

一、学习目的和基本要求

（一）了解外围设备的定时方式与信息交换方式

（二）掌握中断的基本概念及工作方式

（三）掌握DMA传送方式

（四）了解通道的功能及分类

二、重点难点 程序中断方式的基本概念、DMA传送方式

三、教学内容

（一）外围设备的定时方式

（二）程序中断方式（中断的概念、中断接口、中断处理过程）

（三）DMA方式（DMA基本概念、传送方式、分类）

（四）通道方式（功能、类型）

计算机组成原理课程设计报告

计算机组成原理课程设计报告书

计算机组成原理试题库（含答案）

计算机教学工作总结

计算机教学工作总结