计算机组成原理 清华大学分解

从计算机组成原理的内容来讲，实在没有太多难 懂的原理，与生活中遇到的许多很平常的现象大有同 工异曲之处，它不像数学，没有多少理论推导，也没 有物理学中的高深理论，不用冥思苦想，接受它的规 定和实现方案即可。如果说难，难就难在计算机中的 问题是我们平时从未接触到、更没亲眼看见过事物， 尚未碰到先怕三分，把本来简单的问题折腾复杂了； 教师缺乏计算机系统设计的工程背景进一步加剧了这 个矛盾。
2000: sub R15, R15 sub R1, R1 mvrd R0, 0A inc R1 add R15, R1 cmp R1, R0 jrnz 2004 cala 0664 ret
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２、计算机中的基本硬件系统
硬件系统由 5 个功能部件组成，是课程的核心内容
计算机的 CPU 数据运算 部件 计算机控制 部件 数据存储 部件
“通用”一词表明计算机本身功能多样 ( 并非专用 于某种特定功能 ) ，具有完成各种运算或数据处理能力 。
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计算机系统概述
计算机系统由硬件和软件两大部分组成。 硬件指由中央处理器、存储器以及外围设备等组成 的实际装置，硬件的作用是完成每条指令规定的功能。 指令是计算机运行的最小的功能单位，指令是指示计算 机硬件执行某种运算、处理功能的命令。 软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户 的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。指令是用 于设计程序的一种计算机语言。 一台计算机提供的全部指令构成该计算机的指令系 统。指令系统的设计质量关系到厂家和用户的利益。 硬、软件系统相互依存，分工互动，缺一不可，如 同一个健全人的物质性的肉体和精神性的智力与思维。
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三个级别的程序设计语言语言
以计算从1到10的累加和为例，看一看3个级别语言的程序 例子，并简单介绍该机器语言程序在计算机内部的执行过程。 BASIC程序 10 sum=0 20 for i=1 to 10 30 sum=sum+i 40 next i 50 print sum 60 end 汇编语言程序 机器语言程序(16进制) 01FF 0111 8800 000A 0910 00F1 0310 47FC CE00 0064 8F00
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1、计算机系统概述
这里说的计算机系统（computer system），是 指电子数字通用计算机系统，三个定语各自表明了计算 机系统的一个方面的特性。 “电子”一词表明使用电子线路（不同于机械、源自文库继电器等）来实现计算机硬件的关键逻辑功能；
“数字”一词表明使用的电子线路是数字式电路 （不同于模拟电路），运算和处理的数据是二进制的离 散数据（不同于连续的电压或电流量）；
学生应该根据自己的实际水平和将来的工作要求， 恰当地确定对自己学习这门课程的要求。 2
课程教学定位和教学要求
计算机组成原理课程教学应该建立在硬、软件组 成大体完整的系统平台之上，无疑这是一门硬件内容 为主的课程，但需要兼顾一点基础软件的课程，认为 课程内容只限于纯硬件(裸机)是很过时的认识，至少 需要了解汇编语言以及计算机系统操作使用方面的基 础知识，把学习和使用硬件结合起来。 教学过程中，要把学习原理知识和应用原理解决 实际问题结合起来，避免泛泛地讲解书本内容，解决 问题可以首先从看别人怎么用已知原理设计实现实用 系统，再考虑自己能做些什么实际工作才会使学习更 有趣味，更有用。 学生可以对自己提出主要学懂基本 原理并能通过考试为底线要求，和还有一定应用能力 的正常要求。
计算机组成原理教学课件
清华大学
2012年12月
第 1 章
计算机系统概述
（为何要学习这门课程，怎么学，如何要求， 课程主要内容简介）
1.1 计算机系统的基本组成及其层次结构
1.2 计算机硬件的５个功能部件及其功能
1.3 计算机系统主要的技术与性能指标
1.4 1.5 计算机的体系结构、组成和实现概述 计算机发展进步、分类和拓展应用进程
为什么要学习计算机组成原理这门课程
计算机组成原理是计算机专业本科生的一门统设必修的专 业基础课程。在我们系强调培养计算机应用型人才，是把这门 课程作为计算机系统平台的内容之一来安排的。
不是只有设计计算机硬件系统的人才要学这门课, 计算机专业的人员都应该对其有所了解。选择了计算 机专业，终生要与计算机系统打交道、要使用好计算 机就应该学习这门课，否则就算不上一名合格的计算 机专业人员。总不该把计算机硬件系统看作为电视机 一样的产品，开一下电源选选台能看节目了就行了。
计算机中有许多知识是到处都会用到的，是学习后续多门 课程 (系统结构， 操作系统，编译原理，高级语言程序设计, 计 算机网络，数据库) 的基础，将来工作中如何想清楚、如何解决 遇到的许多问题都会涉及到计算机的硬件问题。 1
课程有多难，能不能学好
说计算机组成原理课程不是太难学是不能令人信 服的，说根本无法学好也缺乏足够的理由和证据。
汇编语言层
操作系统层 指令系统层 微体系结构层 微体系结构层
数字逻辑层 指令系统处在硬件系统和软件系 统之间，是硬、软件之间的接口部分， 计算机系统的层次结构 对两部分都有重要影响。
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硬 件 系 统
计算机中的基本软件系统
软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户 的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。
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计算机系统的层次结构
可以从 6 个层次分析和看待 计算机系统的基本组成。
最低的２层属于硬件部分，硬件 系统用于实现每条指令的功能，解决 程序中指令间的衔接系。 上面的３层属于软件部分，软件 由按一定规则组织起来的许多条指令 组成，完成一定的数据运算或者事务 处理功能。
软 件 系 统
应用层
高级语言层
计算机主机
数据总线 地址总线 控制总线
接口线路 数据输入 设备
在计算机系统的６层结构中给出的基本软件包括操 作系统和３个级别的计算机语言。 操作系统主要完成对系统中的硬、软件资源的管理 与调度分配，并向程序设计人员和计算机的操作者提供 各种服务。 ３个级别的语言是机器语言（二进制代码语言）、 汇编语言（符号语言）和高级语言（算法语言），使用 它们设计程序的难易程度和工作效率差别很大。