课程大纲
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。
第一讲 计算机基本结构
内容要点：冯·诺伊曼结构，计算机执行指令的过程
计算机工作原理及层次结构分析
存储程序式计算机（冯.诺伊曼结构计算机）工作原理
冯.诺伊曼结构计算机的主要特点
两个重要思想（存储程序，程序控制）
- 实现"存储程序"概念 大幅提升任务效率(不是开关连线)
- 指令和数据采用二进制，不加区分的存放在存储器，极大简化了逻辑线路（不是十进制）
由五个基本部分组成
- 运算器，控制器 ，存储器
- 输出设备，输入设备
计算机的组成（软件+硬件）
硬件系统
运算器
控制器
存储器
输入输出设备
软件系统
计算机的层次结构
透明性概念:
本来存在的事物或者属性从某个角度去看却好像不存在；(不用去理解原理)
比如硬件的特性对C语言程序设计者具有透明性
系统观：
当硬件结构发生变化时要想到对软件产生的影响：
计算机性能评价
非时间指标
机器字长
指机器一次能处理的二进制位数
总线宽度
数据总线一次能并行传送的最大信息的位数
主存容量与存储宽带
时间指标
主频f /时钟周期T ，外频，倍频
CPI
MIPS
CPU时间
计算机性能测试
CPU测试
显卡测试
硬盘测试
内存测试
第二讲 指令系统体系结构
内容要点：x86 ISA，MIPS ISA
第三讲 算术逻辑单元
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
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
内容要点：控制器，数据通路
第六讲 流水线处理器
内容要点：流水线，相关和冒险
第七讲 存储层次结构
内容要点：高速缓存，主存
第八讲 中断与异常
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
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
