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计算机组成原理综述论文

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计算机组成原理综述论文

计算机组成原理存储器(期末论文) 绵阳师范学院计算机组成原理(期末论文)题 目 微型计算机的存储器 作 者 *** 单 位 数计学院07级7班(07084207**) 指 导教 师 *** 论文工作时间 2009年5月 摘要 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。 关键字 微型计算机 存储器 分类 性能指标 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。 (1)内存储器 现代的内存储器多半是半导体存储器,采用大规模集成电路或超大规模集成电路器件。内存储器按其工作方式的不同,可以分为随机存取存储器(简称随机存储器或RAM)和只读存储器(简称ROM)。 随机存储器。随机存储器允许随机的按任意指定地址向内存单元存入或从该单元取出信息,对任一地址的存取时间都是相同的。由于信息是通过电信号写入存储器的,所以断电时RAM中的信息就会消失。计算机工作时使用的程序和数据等都存储在RAM中,如果对程序或数据进行了修改之后,应该将它存储到外存储器中,否则关机后信息将丢失。通常所说的内存大小就是指RAM的大小,一般以KB或MB为单位。 只读存储器。只读存储器是只能读出而不能随意写入信息的存储器。ROM中的内容是由厂家制造时用特殊方法写入的,或者要利用特殊的写入器才能写入。当计算机断电后,ROM中的信息不会丢失。当计算机重新被加电后,其中的信息保持原来的不变,仍可被读出。ROM适宜存放计算机启动的引导程序、启动后的检测程序、系统最基本的输入输出程序、时钟控制程序以及计算机的系统配置和磁盘参数等重要信息。 (2)外存储器 PC常用的外存是软磁盘(简称软盘)和硬磁盘(简称硬盘),目前,光盘的使用也越来越普及。下面介绍常用的三种外存: 软盘:目前计算机常用的软盘按尺寸划分有英寸盘(简称5寸盘)和英寸盘(简称3寸盘)。 二者之间的主要区别是:英寸盘的尺寸比英寸盘小,由硬塑料制成,不易弯曲和损坏;英寸盘的边缘有一个可移动的金属滑片,对盘片起保护作用,读写槽位于金属滑片下,平时被盖住:英寸盘无索引孔;英寸盘的写保护装置是盘角上的一个正方形的孔和一个滑块,当滑块封住小孔时,可以对盘片进行读写操作,当小孔打开时,则处于写保护状态。 软盘记录信息的格式是:将盘片分成许多同心圆,称为磁道,磁道由外向内顺序编号,信息记录在磁道上。另外,从同心圆放射出来的若干条线将每条磁道分割成若干个扇区,顺序编号。这样,就可以通过磁道号和扇区号查找到信息在软盘上存储的位置,一个完整的软盘存储系统是由软盘、软盘驱动器和软驱适配卡组成。 软盘只能存储数据,如果要对它进行读出或写入数据的操作,还必须有软盘驱动器。软盘驱动器位于主机箱内,由磁头和驱动装置两部分组成。磁头用来定位磁道,驱动装置的作用是使磁盘高速旋转,以便对磁盘进行读写操作。软驱适配卡是连接软盘驱动器与主板的专用接口板,通过34芯扁平电缆与软盘驱动器连接。 硬盘:从数据存储原理和存储格式上看,硬盘与软盘完全相同。但硬盘的磁性材料是涂在金属、陶瓷或玻璃制成的硬盘基片上,而软盘的基片是塑料的。硬盘相对软盘来说,主要是存储空间比较大,现在的硬盘容量已在160GB以上。硬盘大多由多个盘片组成,此时,除了每个盘片要分为若干个磁道和扇区以外,多个盘片表面的相应磁道将在空间上形成多个同心圆柱面。 通常情况下,硬盘安装在计算机的主机箱中,但现在已出现多种移动硬盘。这种移动硬盘通过USB接口和计算机连接,方便用户携带大容量的数据。 光盘:随着多媒体技术的推广,光盘以其容量大、寿命长、成本低的特点,很快受到人们的欢迎,普及相当迅速。与磁盘相比,光盘的读写是通过光盘驱动器中的光学头用激光束来读写的。目前,用于计算机系统的光盘有三类:只读光盘(CD-ROM)、一次写入光盘(CD-R)和可擦写光盘(CD-RW)。 存储器的性能指标 1、存储器容量存储器容量是指存储器可以容纳的二进制信息总量,即存储信息的总位(Bit)数。设微机的地址线和数据线位数分别是p和q,则该存储器芯片的地址单元总数为2p,该存储器芯片的位容量为2p × q。例如:存储器芯片6116,地址线有11根,数据线有8根,则该芯片的位容量是:位容量=211 ×8 = 2048 ×8 = 16384位存储器通常是以字节为单位编址的,一个字节有8位,所以有时也用字节容量表示存储器容量,例如上面讲的6116芯片的容量为2KB,记作2K ×8,其中:1KB = 1024B(Byte)=1024 ×8 =8192位存储器容量越大,则存储的信息越多。目前存储器芯片的容量越来越大,价格在不断地降低,这主要得益于大规模集成电路的发展。 2、存取速度存储器的速度直接影响计算机的速度。存取速度可用存取时间和存储周期这两个时间参数来衡量。存取时间是指CPU发出有效存储器地址从而启动一次存储器读写操作,到该读写操作完成所经历的时间,这个时间越小,则存取速度越快。目前,高速缓冲存储器的存取时间已小于5ns。存储周期是连续启动两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔,这个时间一般略大于存取时间。 3、可靠性 存储器的可靠性用MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障间隔时间来衡量, MTBF越长,可靠性越高,内存储器常采用纠错编码技术来延长MTBF以提高可靠性。 4、性能/价格比 这是一个综合性指标,性能主要包括上述三项指标—存储容量、存储速度和可靠性。对不同用途的存储器有不同的要求。例如,有的存储器要求存储容量,则就以存储容量为主;有的存储器如高速缓冲器,则以存储速度为主。 现在普遍通用的存储器 一、半导体存储器的特点分类 1、半导体存储器的特点 ⑴ 速度快,存取时间可到ns级; ⑵ 集成度高,不仅存储单元所占的空间小,而且译码 电路和缓冲寄存器、读出写入电路等都制作在同一芯片中。目前已达到单片1024Mb(相当于128M字节)。 ⑶ 非破坏性读出,即信息读出后存储单元中的信息还在,特别是静态RAM,读出后不需要再生。 ⑷ 信息的易失性(对RAM),即断电后信息丢失。 ⑸ 信息的挥发性(对DRAM),即存储的信息过一定时间要丢失,所以要周期地再生(刷新)。 ⑹ 功耗低,特别是CMOS存储器。 ⑺ 体积小,价格在不断地下降。 2、半导体存储器的分类 主要分为两大类,可读写存储器RAM和只读存储器ROM。 RAM分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两种。目前计算机内的主存储器都是DRAM,它的集成度高、功耗很低,缺点是需要再生。SRAM是非挥发的,所以不需要再生,但集成度比DRAM要低,计算机中的高速缓冲存储器大多用SRAM.现在有一些新的RAM,如组合RAM(IRAM),将刷新电路与DRAM集成在一起;非易失RAM(NVRAM),实际上是由SRAM和EEPROM共同构成。正常情况下,它和一般SRAM一样,而在系统掉电瞬间它把SRAM中的信息保存在EEPROM中,从而使信息不丢失。只读存储器ROM的特点是用户在使用时只能读出其中的信息,不能修改和写入信息。近几年出现了一中新的存储器叫Flash存储器(闪烁存储器),这是一种电可擦除的非易失性只读存储器。 二、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: ⑴ 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。 ⑵ 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。 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, 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

计算机是一门应用广泛、使用面积广、技术含量高的一门学科和技术,生活中的任何一个角落都离不开计算机的应用,生活中的无处不在需要我们了解和清楚计算机的相关知识。下面是我给大家推荐的,希望大家喜欢!

篇一

《基于专业规范的“计算机组成原理”课程改革》

摘要:以教育部电脑科学与技术专业教学指导委员会的专业规范为指导,针对计算机组成原理课程的特点,从以专业规范为基础优化教学内容、改进教学方法和丰富教学手段等方面进行了探讨和实践。分析实验教学现状,指出存在的问题,提出通过改编实验设计,加强实验教学过程指导,提高实验教学效果。以专业规范为指导,从理论教学和实验教学两方面为“计算机组成原理”课程改革提出了新的建议。

关键词:专业规范;计算机组成原理;课程改革;理论教学;实验教学

随着计算机和通讯技术的蓬勃发展,中国开始进入资讯化时代,计算机及技术的应用更加广泛深入,计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出,未来10~15年是我国资讯科技发展的视窗期、关键期。为此,高等学校肩负著为国家发展和满足社会需求培养多型别人才的重任。在这样的背景下,高校必须正视问题,积极思索与变革,重新审视计算机专业教育的发展方向,与时俱进地推进计算机专业教育改革。

《计算机组成原理》是电脑科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联络和作用,最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成,并为后续课程的学习奠定基础。但从整个学科的建设和发展,以及对学生专业素质培养的角度来看,这样的要求是不够的。更为重要的是,通过教与学,还应当提高学生对计算机硬体系统的认知能力和设计能力,强化实践意识与能力,培养创新理念与能力,激发学生自主学习、主动探索前沿知识。教育部电脑科学与技术专业教学指导委员会在2006年释出了电脑科学与技术本科专业战略报告和专业规范,对计算机专业的发展与教学提出了指导意见。本文探讨以专业规范为指导对计算机组成原理课程进行改革,研究并实践一种有效的教学模式,帮助学生从微观层面掌握本课程知识单元,从巨集观层面建立该课程知识体系,使学生准确把握课程的核心内容,全面地构建整机系统,进而培养学生的专业素养和综合能力。

1、电脑科学与技术专业规范

教育部高等学校电脑科学与技术专业教学指导委员会***以下简称教指委***在广泛深入的调查研究基础上,借鉴国际上计算机专业办学的发展与现状,结合我国计算机教育的实际情况,对计算机专业本科教育的发展方向和办学单位的专业发展提出了指导性意见,并制定了具体的《专业规范》。

教指委在电脑科学与技术专业发展战略研究报告和专业规范中提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议,将计算机学科分为三种类型四个方向,即:科学型***电脑科学方向CS***、工程型***包括计算机工程方向CE和软体工程方向SE***、应用型***资讯科技方向IT***。针对每个型别的每个方向的特点和要求,专业规范从学科方法论、培养目标与规格、教育内容和知识体系等方面进行了详细的规划,提出了富有建设性的指导意见。

专业规范中明确指出,“计算机组成基础”是电脑科学方向和计算机工程方向的核心课程,并且对实验、综合性课程设计和核心的教学内容提出了规范要求。在软体工程方向和资讯科技方向,“计算机组成基础”是核心知识领域计算基础***SE-CMP***和平台技术***IT-PT***的核心知识单元。专业规范根据课程体系对每一门课程内容、知识要点、学习目标等都进行了详细的设计与组织。在专业规范中,“计算机组成基础”的理论教学课时一般为48~56,实验课时一般为8~16,是计算机体系结构、作业系统、嵌入式系统和计算机网路等课程的先修课程,重点涵盖了计算机运算、储存系统组织和结构、功能组织等多个知识单元。本文主要探讨在专业规范的指导下,“计算机组成原理”课程的教学改革与建设。

2、课程内容组成及改革

课程改革的基本原则。教指委的专业规范为计算机组成原理教学大纲和教学计划的制定,以及课程在课堂教学和实验教学上提供了指导性的意见,是我们推进课程改革的重要参考。以教指委专业规范为指导,结合学校的实际情况是计算机组成原理课程改革的原则之一。在具体的教学过程中,课程改革必须依据计算机组成原理课程的教学目标、内容和特点。其次,课程改革还应当联络学校的实际情况,如学校育人目标的定位、学校的教学与实验条件、学生的知识基础等。教指委的战略报告中也明确了提出了这种改革思路。因此,在综合分析了学校和学生的实际情况后,我们确定了注重知识结构的特色和执行深度,加强学生实践操作思维与能力的培养,因人而宜地进行点面结合的改革原则。第三,在资讯化时代,社会竞争压力日益激烈,学生就业压力不断增大,学生在学校在课堂学到的方法、知识与能力将直接影响到学生在竞聘和后续发展的竞争力,例如,企业等用人单位在招聘人才时关注学生的以学习能力为代表的发展潜力和动手能力,因此,课程改革的推进,应当兼顾国家的需要、社会的需求和企业的要求。为此,我们基于上述原则,从教学指导思想和教学方法两个方面,从知识讲授和能力培养两个层次上,对“计算机组成原理”课程改革进行了详细设计与组织,建立了一套有效的教学模式,帮助学生从巨集观和微观两个层面系统地掌握课程知识,进而培养学生学习和探索知识的意识、兴趣和能力。

课程改革与实践

***1***优化教学内容和教学组织方法.针对本门课程的要求和特点,我们对教学内容进行了优化设计,提出了巨集观与微观分层讲授,相互贯穿的教学组织方法。内容组织方面,在巨集观上强调对部件的功能及整机系统的需求进行分析与讲解,在微观上重点强调实现这些功能的各组成部件的结构、设计与工作原理。通过分析比较国内外一些大学同类课程的教学内容、实施方法和教学改革后发现,这些学校在课程的教学内容上差别基本不大,核心知识单元主要包括:资料在机器中的表示、储存器的组织与结构、指令系统、中央处理器、汇流排系统和外围装置与介面等。在课时有限的情况下,为了高效地完成教学任务,达到教学目标,我们本着把握基础、突出重点、明确主线的方针对本门课程知识点进行了分析与优化,尤其是储存系统、中央处理器和I/O技术等知识领域。对专业规范要求的每个知识单元和教材的每一章,明确其中必须掌握的基础知识和重点,加强与之结合例项内容;对仅仅要求了解的和一些比较容易掌握的的内容,以引导学生自学为主,减少其课堂教学时间;弱化“过时”内容,及时补充新技术新方法,保持课程内容的时代性。以储存系统和结构为例,首先从巨集观的角度对计算机在资料储存、交换上的需求进行分析,使学生明确储存系统在整机中的地位与作用,进而分析储存系统的功能,使学生从整体上把握储存系统的结构与组成,同时对某型别计算机的实际情况进行分析,加深学生的理解。然后引导学生对储存系统中的具体部件从微观的角度分层次地进行分析。接着对SRAM和DRAM的基本储存元进行解析,由这些储存元构成储存单元,再到晶片,最终扩充套件形成储存器。再结合例项和计算机的实际情况对Cache和虚拟储存器进行详细讲解。在新技术方面,介绍DDR与DDRⅡ的情况,要求学生自己去查阅DDRⅢ等技术资料。最后再将这些各层次的部件串起来,从整体到细节地明确储存系统的功能、工作原理及实现。

***2***从问题出发,实施动力式教学通过研究比较发现,国内外的同行在本门课程的教学中,在知识讲授和能力培养两个大方面上有着较大的差异。“计算机组成原理”课程的教学,应使学生尽快建立计算机的整体概念,透彻地理解和掌握课程知识点,从巨集观和微观层面上理解和把握计算机各部件的原理、组成及相互联络,进而达到能力培养的目标。在现代教育理念中,教学设计应当以“学”为中心,学生是教学活动的主体,是知识学习的主动建构者,教师在教学过程中发挥着组织者、指导者和促进者的作用。课堂教学应当侧重于引导学生主动学习与思考,要灵活地将互动式、启发式和任务驱动式等教学方法结合起来,而不是单一地采用某种方式对学生进行灌输。而且有必要设计一些教学环节对学生进行启发,在课堂内外与学生进行互动与讨论,尤其是一些新技术,引导学生学习研究的方法与方向,从而激发学生学习的兴趣和主动性,进而培养他们的自主学习能力、研究能力和创新能力。加强课堂教学的提问与讨论环节,不仅可以活跃课堂气氛,活跃学生思维,而且可以促使学生在课余主动地学习和对问题进行钻研,从而高效深入的学习和掌握知识。这是互动式和启发式教学的重要手段之一。如针对计算机外围装置在种类和技术方面的一些问题,提问学生回答问题,并借此与学生讨论新技术新发展,引领学生突破思维定势,培养创新意识等。针对专业规范中知识单元的一些重要知识点,有意提出或设计一些问题和目标,将其作为任务交由学生去分析解答。这是任务式和问题式教学的重要手段之一。学生或个人或合作对任务进行分析,找到问题所在,通过讨论、学习或搜寻等方法解决任务,并进行总结归纳。在此过程中,学生通过学习与研究,发现隐含在问题和目标背后的知识,形成解决问题的研究能力和自主学习能力。如在中央处理器一章中,要求学生对CPU发展的新动态进行研究。学生通过上网搜寻、查阅文献等手段收集了大量的资料,了解了CPU的发展历程,对一些实际的引数,如Cache的大小与级数、流水线条数、工作频率、前段汇流排等都有所了解,加深了对CPU的认识。引导学生将单核、双核和多核CPU进行对比,分析它们最新的技术和发展趋势等。通过这样的方法取得了良好的教学效果。

***3***充分利用现代教学手段现代教学手段也是提高教学效果,培养学生综合能力的重要一环。多媒体课件、动画演示、实物展示与剖析等方法可使抽象难讲的内容变得具体、生动和形象,使学生寓教于乐,对于改善教学效果非常好。例如,定点乘除法运算的阵列运算方法使用动画演示比直接讲解的效果要好,且更能吸引学生的注意力;补码原码转换关系推导等还是采用传统的黑板比较好。在教学过程中,我们发现将一些需要动画演示的课件交由学生负责完成,激发了学生学习的兴趣和积极性。同时,利用网路进行课程建设、答疑、意见交流已经成为我们基本的教学手段。

3、实验改革与实践

加强计算机专业的实验教学已经成为共识,教指委的专业规范将计算机原理实验列为典型的必须的实验,并提高了课时数。实验将使学生掌握计算机硬体设计、除错和执行维护等多方面的技能,训练学生的动手能力,培养创新能力以及认真、严谨的科研作风。但学生的动手能力不强现在是一个比较普遍的问题。因此,计算机专业应当强调实践教学体系、实验设计和指导执行等软环节。计算机组成原理实验主要有验证性实验、综合性实验和设计性实验三个层次,涉及的内容主要有资料通路、运算器、储存器、微程式控制器,以及整机设计等。

首先,实验内容的选取和设计对实验教学效果有着重要的影响。不同的学校,不同层次的学生应当有不同的选择和不同的设计。一般来说,从课程的基本要求和培养学生的基本能力角度出发,基础性的验证性实验是必须的。对硬体方向要求较高的有条件的学校,应当开设设计性实验,如对整机进行设计等,以及引入FPGA技术等实现相关实验。其次,因材施教,对不同的学生有不同的要求和指导是必要的。针对一些复杂的难度较大的实验,可以采取开设实验选修课程,或者是将其列为选做实验。实验课教师则对这些要求进一步学习的同学进行另外的指导,加大课外实验课时,并可以将他们组建学习小组来进行研究性的探索。第三,实验课的主要目的是对学生观察能力、思维能力、操作能力和表达能力的综合培养。

在培养过程中,教师的教学指导和规范实验过程是重要的两个环节。教师的教学指导不是事无钜细地告诉学生该做什么,而是将重点内容告诉学生后,重点引导学生去思考和探索,从而达到实验目的。而且应当强调过程指导,即注重发现并引导学生分析实验过程中出现的问题,提示和鼓励他们去解决问题,从而通过这个过程使学生探索计算机硬体的特点和规律。规范实验过程,例如规范实验报告、实践过程中的操作规范、分析问题和解决问题的方法与描述等,是对计算机组成原理实验的重要要求,对学生综合能力的养成有着潜移默化的作用。

篇二

《浅说计算机组成原理课程》

摘要:计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程,以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、作业系统等专业课的学习基础。课程任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及将各部件接连成整机的方法,建立CPU级和硬体系统级的整机概念,培养学生对计算机硬体系统的分析、开发与设计能力。同时该课程也是学好计算机硬体系列课程的重要基础。所以,我们需要了解计算机的基本概念、计算机硬体系统以及软体系统的组成及其基本功能。学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理,掌握有关软体、硬体的基本知识,尤其是各基本组成部件有机连线构成整机的方法。

关键词:计算机系统;硬体结构;软体结构;控制单元;指令

一、计算机组成原理课程综述

顾名思义,计算机组成原理就是介绍计算机的组成,冯-诺依曼计算机由五大部件组成,分别是运算器、储存器、控制器、输入装置和输出装置。现今绝大部门都是此型别计算机。通过对这么课的学习对计算机的组成有个整体的概念。计算机组成原理从内容上看一、虽然计算机的五大部件自成体系,较为独立,但是从整体来看,还是具有明显的整体性;二、某些设计思想可应用于不同的部件,具有相通性,例如并行性思想。

二、课程主要内容和基本原理

***一***计算机系统

计算机系统是由“硬体”和“软体”两大部分组成。所谓硬体是指计算机的实体部分,它由看得见摸的著的各种电子元器件,各类光、电、机装置的实物组成,如主机、外部装置等。所谓软体,它看不见摸不著,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程式组成。通常把这些程式寄寓于各类媒体***如RAM、ROM、磁带、磁碟、光碟、甚至纸袋***,他们通常存放在计算机的主存或辅存内。

***二***系统汇流排

计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种,一种是各部件之间使用单独的连线,称为分散连线;另一种是将各部件连到一组公共资讯传输线上,称为汇流排连线。

汇流排是连线多个部件的资讯传输线,是各部件共享的传输介质。当多个部件相连时,如果出现两个或两个以上部件同时向汇流排传送资讯,势必导致讯号冲突,传输无效。因此,在某一时刻,只允许有一个部件向汇流排传送资讯,而多个部件可以同时从总线上接收相同的资讯。

汇流排分为片内汇流排、系统汇流排和通讯汇流排。片内汇流排是指晶片内部的汇流排;系统汇流排又可分为三类:资料汇流排、地址汇流排和控制汇流排。

汇流排的周期可分为四个阶段:申请分配阶段、定址阶段、传数阶段、结束阶段。

汇流排与计算机所有的器件资料传输都离不开关系,是计算机工作的基础。

***三***储存器

储存器按储存介质分类:半导体储存器、磁表面储存器、磁芯储存器、光碟储存器。按存取方式分类:随机储存器RAM、只读储存器ROM、序列访问储存器。按在计算机中的作用分类:主储存器、辅助储存器。按在计算机系统中的作用分类:主储存器、辅助储存器、高速缓冲储存器Cache、控制储存器。其中静态RAM是用触发器工作原理储存资讯,因此即使资讯读出后,他仍然保持其原状,不需要再生,但是电源掉电时,原储存资讯丢失。动态RAM是靠电容储存电荷的原理来寄存资讯。但是电容上的电荷只能维持1~2ms,因此即使电源不掉电,资讯也会因此自动消失,为此,必须在2ms内对其所有储存单元恢复一次原状态,这个过程称为再生或重新整理。

由于单个储存晶片的容量总是有限的,很难满足实际的需要,因此要进行位扩充套件和字扩充套件。储存晶片的容量不同,其地址线也不同,通常将CPU地址线的低位与储存晶片的低址线相连。

同样,CPU的资料线数与储存晶片的资料线也不一定相等。此时,必须对储存晶片扩位,使其位数与CPU的资料线相等。

高速缓冲储存器cache主要解决主存与CPU速度不匹配的问题。主存与cache地址对映关系有:直接相联对映、全相联对映、组相联对映。

***四***输入输出系统

I/O装置与主机的***:统一编址和不统一编址。统一编址就是将I/O地址看做是储存器地址的一部分。不统一编址是指I/O地址和储存器地址是分开的,所有对I/O装置的访问必须有专用的I/O指令。传送方式有序列传送和并行传送。I/O装置与主机资讯传送的控制方式有三种:程式查询方式***主机与装置是序列工作的***,程式中断方式***程式与主机是并行工作的***和DMA方式***主机与装置是并行工作的***。DMA方式工作:1、中断cpu访存,2、挪用周期,3、与CPU互动访存。输出装置有印表机,显示器等。

***五***计算方法

计算机的执行需要有运算的参与,参与运算的数有无符号类和有符号类。掌握二进位制原码和补码的加减乘除运算。

***六***指令系统

指令由操作码和地址码两部分组成,操作码用来指明该指令所要完成的操作,例如加减,传送,移位,转移等;其位数反映了操作的种类也即机器允许的指令条数。地址码用来指出该指令的源运算元的地址***一个或两个***、结果的地址以及下一条指令的地址。指令定址分为顺序定址和跳跃定址两种。其定址方式分为10种,分别是:立即定址,直接定址,隐含定址,间接定址,暂存器定址,暂存器间接定址,基址定址,变址定址,相对定址,堆叠定址。指令格式有零地址,一地址,二地址,三地址等。需能分析指令格式所含的意义。

***七***CPU的结构与功能

CPU实质包括运算器和控制器两大部分,基本功能是取指令,分析指令,执行指令。CPU的暂存器有使用者可见暂存器:通用暂存器,资料暂存器,地址暂存器,条件码暂存器。控制和状态暂存器:储存器地址暂存器,储存器资料暂存器,程式暂存器,指令暂存器。指令流水处理减少了执行时间,提高机器效率。中断系统在前面章节介绍过,此处在简单补充一些,引起中断的有很多种因素:人为设定的中断,程式性事故,硬体故障,I/O装置,外部事件。中断判优可用硬体实现,也可用软体实现。中断服务程式***地址的寻找方法:硬体向量方法和软体查询法。中断响应的过程:响应中断的条件,响应中断的时间,中断隐指令和关中断。其中中断隐指令就是机器指令系统中没有的指令,他是CPU在中断周期内由硬体自动完成的一条指令。在中断响应之前需要对现场进行保护,中断结束之后需要对现场进行恢复。中断遮蔽技术主要用于多级中断,遮蔽技术可以改变优先顺序。

***八***控制单元的功能

控制单元具有发出各种微操作***即控制讯号***序列的功能。取指周期可以归纳为以下几个操作,>>***MAR***->>***IR***->CU6***PC***+1->PC。间址周期:***IR***->>***MAR***->>AD***IR***.执行周期中不同执行周期的微操作是不同的:1、非访存类指令2、访存指令3、转移类指令。非访存类指令:1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算数右移一位指令SHRL***ACC***->R***ACC***,ACC0->ACC0;4、回圈左移一位指令CSLR***ACC***->L***ACC***ACCo->ACCn;5、停机指令0->G。访存指令:这类指令在执行阶段都需要访存储存器。

1、加法指令ADDX。

2、存数指令STAX***3***取值指令LDAX。转移类指令:

***1***无条件转移指令JMPX。

***2***条件转移指令BANX。在执行周期结束时刻,cpu要查询是否有请求中断的事件发生,如果有则进入中断周期。在中断周期,由中断隐指令自动完成保护断点、寻找中断服务程式***地址以及硬体关中断的操作。控制讯号的外特性:a.输入讯号:时钟,指令暂存器,标志,来自系统汇流排的控制讯号。b.输出讯号:CPU内的控制讯号,送至系统汇流排的讯号。

常见的控制方式有同步控制,非同步控制,联合控制和人工控制。

***九***控制单元的设计

组合逻辑的设计又称硬布线控制器,由闸电路和触发器构成的复杂树形网路形成的逻辑电路。安排微操作节拍时注意以下三点:1、有些微操作的次序是不容改变的,故安排微操作的节拍时必须注意微操作的先后顺序。2、凡是控制物件不同的微操作,若能在一个节拍内执行,应尽可能安排在同一个节拍内,以节省时间。3、如果有些微操作所占的时间不长,应该将它们安排在一个节拍内完成,并且允许这些微操作有先后次序。微程式的设计:采用微程式设计方法设计控制单元的过程就是编写每一条机器指令的微程式,他是按执行每一条机器指令所需要的微操作命令的先后顺序而编写的,因此,一条机器指令对应一个微程式。微指令的基本格式共分为两个栏位,一个为操作控制栏位,该栏位发出各种控制讯号;另一个为顺序控制栏位,它可以指出下条微指令的地址***简称下地址***,以控制微指令序列的执行顺序。工作原理:取指阶段:取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取下一条微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址。执行阶段:取数指令微程式首地址的形成---取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取微命令.........回圈。微指令的编码方式:直接编码方式,栏位直接编码方式,栏位间接编码方式,混合编码。后序微指令地址的形成方式:断定方式,根据机器指令的操作码形成,增量计数器法,分支转移,通过测试网路形成,由硬体产生微程式***地址。微指令格式:水平型微指令,垂直型微指令。

三、实际应用

自ENIAC问世后将近30余年的时间里,计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵装置。在20世纪70年代中后期,大规模整合工艺日趋成熟,微晶片上整合的电晶体数一直按每3年翻两番的Moore定律增长,微处理器的效能也按此几何级数提高,而价格也以同样的几何级数下降,以至于以前需花数百万美元的机器***如80MFLOPS的CRAY***变得价值仅为数千美元***而此类机器的效能可达200MFLOPS***,至于对效能不高的微处理器晶片而言,仅花数美元就可购到。正因为如此,才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域,乃至走进普通百姓的家中,也使得计算机的应用范围从科学计算,资料处理等传统领域扩充套件到办公自动化,多媒体,电子商务,虚拟工厂,远端教育等,遍及社会,政治,经济,军事,科技以及个人文化生活和家庭生活的各个角落。

四、心得体会

电脑科学与技术的发展日新月异,但是都离不开计算机组成原理,这门课不要死记硬背,重在理解,工科类的学习不是死记硬背就会的,还是要理解记忆才会牢靠。在做完这次课程论文后,让我再次加深了对计算机的组成原理的理解,对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展,都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动,每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能,到现在的复杂操作,都是一点一滴发展起来的。

五、结语

通过对计算机组成原理这门课程的学习,使我对计算机软体和硬体技术有了一个更深入的了解,包括各种计算机的基本原理以及计算机的艰难发展历程,这门课程注重理论知识,理论知识是一切技术的最基本,也是我们必须要掌握好的。在这次课程综述论文过程中,我到图书馆查阅资料,上网查资料,让我深刻认识到计算机组成原理的重要性,也了解了许多书上没有的知识,受益匪浅。

六、参考文献

1、唐朔飞《计算机组成原理》高等教育出版社第2版

计算机组成原理论文8000字

计算机组成原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识。显而易见《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。下面是我给大家推荐的计算机组成原理相关论文,希望大家喜欢!

计算机组成原理相关论文篇一

《浅谈计算机组成原理》

摘要:计算机组成原理是计算机科学与技术专业的主干硬件专业基础课,本书突出介绍计算机组成的一般原理,不结合任何具体机型,在体系结构上改变了过去自底向上的编写习惯,采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法,即采用自顶向下的分析方法,详述了计算机组成原理,使读者更容易形成计算机的整体概念。此外,为了适应计算机科学发展的需要,除了叙述基本原理外,本书还增加了不少新的内容,书中举例力求与当代计算机技术相结合,考虑到不好学校不设外部设备课程,故本书适当地增加了外存和外部设备的内容。通过本书的学习,可以对计算机的原理有个整体的概念,能有个大概的了解,对待不同的机型以后也会好掌握的。

关键字:计算机组成原理;课程;作用

在计算机普及的今天,现代信息技术飞速发展,计算机的应用在政治、经济、文化等方方面面产生了巨大影响。而计算机的知识更新的速度非常的快,这就使得我们这些学计算机的面临着要不断的更新自己关于计算机的知识,以适应市场的需要。其实在大学四年里,我们并不能学到很多的知识,我们学习的只不过是如何学习的能力,大学就是培养学生各种能力的地方。在大学里学到的知识很多是你以后走上社会用不到的。这就要求我们在学习课本上的理论知识的同时,还应从中学习到学习的能力。

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。

课程主要内容和基本原理

(一)本书的主要内容

该课程主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部运行机制,包括运算器部件、控制器部件、存储器子系统、输入/输出子系统(总线与接口等)与输入/输出系统设备,围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍。

(二)本课程的特点

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。

而且该课程的工程性、实践性、技术性比较强,还强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识、实验技能,这些要求更多的是通过作业、教学实验等环节完成,要求学生有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。

(三)本课程的作用

计算机组成原理课,对于许多必须学习这门课的学生来说都会感到困难和不理解,为什么要学习这门课,本人在这里可以打个比喻。在过去每个人都会造人,但是都不清楚他的详细过程,现在由于科学家的工作,使得我们都清楚了他的过程,就使得我们能够创造出来比较优良的人来了。用计算机的过程和这个差不多,当我们明白了计算机的组成和工作原理以后,我们就可以更好的使用好计算机,让它为我们服务。

1、实际应用

首先我认为在《计算机组成原理》这本书中学到的有关计算机原理方面的知识,对我们以后了解计算机以及和计算机打交道,甚至在以后应用计算机时,都可能会有很大的益处,计算机原理的基本知识是不会变的,变也只是会在此基础上,且不会偏离这些最基本的原理,尤其是这本计算机组成原理介绍的计算机原理是一种一般的计算机原理,不是针对某一个特定的机型而介绍的,下面我们来谈谈系统总线的发展和应用。

2、定义

总线,英文叫作“BUS”,即我们中文的“公共车”,这是非常形象的比如,公共车走的路线是一定的,我们任何人都可以坐公共车去该条公共车路线的任意一个站点。如果把我们人比作是电子信号,这就是为什么英文叫它为“BUS”而不是“CAR”的真正用意。当然,从专业上来说,总线是一种描述电子信号传输线路的结构形式,是一类信号线的集合,是子系统间传输信息的公共通道[1]。通过总线能使整个系统内各部件之间的信息进行传输、交换、共享和逻辑控制等功能。如在计算机系统中,它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过主机相连接,外部设备通过相应的接口电路再于总线相连接。

3、工作原理

系统总线在微型计算机中的地位,如同人的神经中枢系统,CPU通过系统总线对存储器的内容进行读写,同样通过总线,实现将CPU内数据写入外设,或由外设读入CPU。微型计算机都采用总线结构。总线就是用来信息的一组通信线。微型计算机通过系统总线将各部件连接到一起,实现了微型计算机内部各部件间的信息交换。一般情况下,CPU提供的信号需经过总线形成电路形成系统总线。系统总线按照传递信息的功能来分,分为地址总线、数据总线和控制总线。这些总线提供了微处理器(CPU)与存储器、输入输出接口部件的连接线。可以认为,一台微型计算机就是以CPU为核心,其它部件全“挂接”在与CPU相连接的系统总线上。这种总线结构形式,为组成微型计算机提供了方便。人们可以根据自己的需要,将规模不一的内存和接口接到系统总线上,很容易形成各种规模的微型计算机。

4、分类:

总线分类的方式有很多,如被分为外部和内部总线、系统总线和非系统总线等等,下面是几种最常用的分类方法。

(1)按功能分

最常见的是从功能上来对数据总线进行划分,可以分为地址总线、数据总线、和控制总线。在有的系统中,数据总线和地址总线可以在地址锁存器控制下被共享,也即复用。

地址总线是专门用来传送地址的。在设计过程中,见得最多的应该是从CPU地址总线来选用外部存储器的存储地址。地址总线的位数往往决定了存储器存储空间的大小,比如地址总线为16位,则其最大可存储空间为216(64KB)。

数据总线是用于传送数据信息,它又有单向传输和双向传输数据总线之分,双向传输数据总线通常采用双向三态形式的总线。数据总线的位数通常与微处理的字长相一致。例如Intel8086微处理器字长16位,其数据总线宽度也是16位。在实际工作中,数据总线上传送的并不一定是完全意义上的数据。

控制总线是用于传送控制信号和时序信号。如有时微处理器对外部存储器进行操作时要先通过控制总线发出读/写信号、片选信号和读入中断响应信号等。控制总线一般是双向的,其传送方向由具体控制信号而定,其位数也要根据系统的实际控制需要而定。

(2)按传输方式分

按照数据传输的方式划分,总线可以被分为串行总线和并行总线。从原理来看,并行传输方式其实优于串行传输方式,但其成本上会有所增加。通俗地讲,并行传输的通路犹如一条多车道公路,而串行传输则是只允许一辆汽车通过单线公路。目前常见的串行总线有SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232、CAN等;而并行总线相对来说种类要少,常见的如IEEE1284、ISA、PCI等。

(3)按时钟信号方式分

按照时钟信号是否独立,可以分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号独立于数据,也就是说要用一根单独的线来作为时钟信号线;而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的,通常利用数据信号的边沿来作为时钟同步信号。

5、发展简史

计算机系统总线的详细发展历程,包括早期的PC总线和ISA总线、PCI/AGP总线、PCI-X总线以及主流的PCIExpress、HyperTransport高速串行总线。从PC总线到ISA、PCI总线,再由PCI进入PCIExpress和HyperTransport体系,计算机在这三次大转折中也完成三次飞跃式的提升。

与这个过程相对应,计算机的处理速度、实现的功能和软件平台都在进行同样的进化,显然,没有总线技术的进步作为基础,计算机的快速发展就无从谈起。业界站在一个崭新的起点:PCIExpress和HyperTransport开创了一个近乎完美的总线架构。而业界对高速总线的渴求也是无休无止,和都将提上日程,它们将会再次带来效能提升。在计算机系统中,各个功能部件都是通过系统总线交换数据,总线的速度对系统性能有着极大的影响。而也正因为如此,总线被誉为是计算机系统的神经中枢。但相比CPU、显卡、内存、硬盘等功能部件,总线技术的提升步伐要缓慢得多。在PC发展的二十余年历史中,总线只进行三次更新换代,但它的每次变革都令计算机的面貌焕然一新。

6、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:

通过学习这门课程,我们能够从中得到有关计算机方面的知识,但是更多的是这门课程可以培养我们以下能力:

1、系统级的认识能力。建立整机概念,掌握自项向下的问题分析能力,既能理解系统各层次的细节,又能站在系统总体的角度从宏观上认识系统,然后将系统很好的分解为功能模块。这种理解必须超越各组成部分的实现细节,而认识到计算机的软件系统和硬件系统的结构以及它们建立和分析的过程,这一过程是应该以深入理解计算机组成原理为基础的。

2、培养学生理论联系实际的能力。计算机实践教学是计算机课程的重要环节,学好计算机仅靠理论知识是不够的,课堂讲授是使学生掌握计算机的基本知识和基本技能,而计算机实践教学的目的是要通过实际操作将所学到的知识付诸实际,是课堂教学的延伸和补充。计算机设计与实践就是从理论、抽象、设计三个方面将计算机系统内部处理器、存储器、控制器、运算器、外设等各个部分联系起来,达到互相支撑、互相促进进。

参考文献

[1]唐硕飞主编计算机组成原理高等教育出版社

[2]陈金儿,王让定,林雪明,等.基于CC2005的“计算机组成原理与结构”课程改革[J].计算机教育,2006(11):33-37.

[3]郑玉彤.《计算机组成原理》课程实现的比较研究[J].中央民族大学学报,2003,12(1):79-82.

[4]刘旭东,熊桂喜.“计算机组成原理”的课程改革与实践[J].计算机教育,2009(7):74-76.

[5]赵秋云,何嘉,魏乐.对《计算机组成原理》课程教学模式的探讨[J].电脑知识与技术,2008,4(3):693-694.

[6]姚爱红,张国印,武俊鹏.计算机专业硬件课程实践教学研究[J].计算机教育,2007(12):29-31.

计算机组成原理相关论文篇二

《计算机组成及其控制单元》

摘要:本论文主要论述了冯-诺依曼型计算机的基本组成与其控制单元的构建方法,一台计算机的核心是cpu,cpu的核心就是他的控制单元,控制单元好比人的大脑,不同的大脑有不同的想法,不同的控制单元也有不同的控制思路。所以,控制单元直接影响着指令系统,它的格式不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响机器的适用范围。而冯诺依曼型计算机是计算机构建的经典结构,正是现代计算机的代表。

关键字:冯诺依曼型计算机,计算机的组成,指令系统,微指令

一.计算机组成原理课程综述:

本课程采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法,先是介绍计算机的基本组成,发展和展望。后详述了存储器,输入输出系统,通信总线,cpu的特性结构和功能,包括计算机的基本运算,指令系统和中断系统,并专门介绍了控制单元的功能和设计思路和实现措施。

二.课程主要内容和基本原理:

A.计算机的组成:

冯诺依曼型计算机主要有五大部件组成:运算器,存储器,控制器,输入输出设备。

1.总线:

总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束,按照计算机所传输的信息种类,计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构,它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接,从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中,各个部件之间传送信息的公共通路叫总线,微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。总线按功能和规范可分为三大类型:

(1)片总线(ChipBus,C-Bus)

又称元件级总线,是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。

(2)内总线

又称系统总线或板级总线,是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。(3)外总线又称通信总线,是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路,如EIARS-232C、IEEE-488等。其中的系统总线,即通常意义上所说的总线,一般又含有三种不同功能的总线,即数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。

2.存储器:

存储器是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据。计算机中全部信息,包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器,计算机才有记忆功能,才能保证正常工作。按用途存储器可分为主存储器(内存)和辅助存储器(外存),也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或光盘等,能长期保存信息。内存指主板上的存储部件,用来存放当前正在执行的数据和程序,但仅用于暂时存放程序和数据,关闭电源或断电,数据会丢失。

存储器的主要功能是存储程序和各种数据,并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。

存储器是具有“记忆”功能的设备,它采用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符,例如英文字母、运算符号等,也要转换成二进制代码才能存储和操作。

按照与CPU的接近程度,存储器分为内存储器与外存储器,简称内存与外存。内存储器又常称为主存储器(简称主存),属于主机的组成部分;外存储器又常称为辅助存储器(简称辅存),属于外部设备。CPU不能像访问内存那样,直接访问外存,外存要与CPU或I/O设备进行数据传输,必须通过内存进行。在80386以上的高档微机中,还配置了高速缓冲存储器(cache),这时内存包括主存与高速缓存两部分。对于低档微机,主存即为内存。

系统:

I/O系统是操作系统的一个重要的组成部分,负责管理系统中所有的外部设备。

计算机外部设备。在计算机系统中除CPU和内存储外所有的设备和装置称为计算机外部设备(外围设备、I/O设备)。I/O设备:用来向计算机输入和输出信息的设备,如键盘、鼠标、显示器、打印机等。

I/O设备与主机交换信息有三种控制方式:程序查询方式,程序中断方式,DMA方式。程序查询方式是由cpu通过程序不断的查询I/O设备是否做好准备,从而控制其与主机交换信息。

程序中断方式不查询设备是否准备就绪,继续执行自身程序,只是当I/o设备准备就绪并向cpu发出中断请求后才给予响应,这大大提高了cpu的工作效率。

在DMA方式中,主存与I/O设备之间有一条数据通路,主存与其交换信息时,无需调用中断服务程序。

4.运算器:

计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作,亦称算术逻辑部件(ALU)。

运算器由:算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元(ALU)的基本功能为加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、求补等操作。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。与运算器共同组成了CPU的核心部分。

实现运算器的操作,特别是四则运算,必须选择合理的运算方法。它直接影响运算器的性能,也关系到运算器的结构和成本。另外,在进行数值计算时,结果的有效数位可能较长,必须截取一定的有效数位,由此而产生最低有效数位的舍入问题。选用的舍入规则也影响到计算结果的精确度。在选择计算机的数的表示方式时,应当全面考虑以下几个因素:要表示的数的类型(小数、整数、实数和复数):决定表示方式,可能遇到的数值范围:确定存储、处理能力。数值精确度:处理能力相关;数据存储和处理所需要的硬件代价:造价高低。运算器包括寄存器、执行部件和控制电路3个部分。在典型的运算器中有3个寄存器:接收并保存一个操作数的接收寄存器;保存另一个操作数和运算结果的累加寄存器;在运算器进行乘、除运算时保存乘数或商数的乘商寄存器。执行部件包括一个加法器和各种类型的输入输出门电路。控制电路按照一定的时间顺序发出不同的控制信号,使数据经过相应的门电路进入寄存器或加法器,完成规定的操作。为了减少对存储器的访问,很多计算机的运算器设有较多的寄存器,存放中间计算结果,以便在后面的运算中直接用作操作数。

B.控制单元:

控制单元负责程序的流程管理。正如工厂的物流分配部门,控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR、指令译码器ID和操作控制器0C三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器IR中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器OC,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。

1.指令系统

指令系统是计算机硬件的语言系统,也叫机器语言,它是软件和硬件的主要界面,从系统结构的角度看,它是系统程序员看到的计算机的主要属性。因此指令系统表征了计算机的基本功能决定了机器所要求的能力,也决定了指令的格式和机器的结构。对不同的计算机在设计指令系统时,应对指令格式、类型及操作功能给予应有的重视。

计算机所能执行的全部指令的集合,它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。一般均包含算术运算型、逻辑运算型、数据传送型、判定和控制型、输入和输出型等指令。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响到机器的适用范围。

根据指令内容确定操作数地址的过程称为寻址。一般的寻址方式有立即寻址,直接寻址,间接寻址,寄存器寻址,相对寻址等。

一条指令实际上包括两种信息即操作码和地址码。操作码用来表示该指令所要完成的操作(如加、减、乘、除、数据传送等),其长度取决于指令系统中的指令条数。地址码用来描述该指令的操作对象,它或者直接给出操作数,或者指出操作数的存储器地址或寄存器地址(即寄存器名)。

2.微指令

在微程序控制的计算机中,将由同时发出的控制信号所执行的一组微操作称为微指令。所以微指令就是把同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成的。将一条指令分成若干条微指令,按次序执行就可以实现指令的功能。若干条微指令可以构成一个微程序,而一个微程序就对应了一条机器指令。因此,一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。简言之,一条机器指令所完成的操作分成若干条微指令来完成,由微指令进行解释和执行。微指令的编译方法是决定微指令格式的主要因素。微指令格式大体分成两类:水平型微指令和垂直型微指令。

从指令与微指令,程序与微程序,地址与微地址的一一对应关系上看,前者与内存储器有关,而后者与控制存储器(它是微程序控制器的一部分。微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三部分组成。其中,微指令寄存器又分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分)有关。同时从一般指令的微程序执行流程图可以看出。每个CPU周期基本上就对应于一条微指令。

三.心得体会;

在做完这次课程论文后,让我再次加深了对计算机的组成原理的理解,对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展,都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动,每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能,到现在的复杂操作,都是一点一滴发展起来的。这种层次化的让我体会到了,凡事要从小做起,无数的‘小’便成就了‘大’。

现在计算机仍以惊人的速度发展,期待未来的计算机带给人们更大的惊喜和进步。

四.结语:

自从1945年世界上第一台电子计算机诞生以来,计算机技术迅猛发展,CPU的速度越来越快,体积越来越小,价格越来越低。计算机界据此总结出了“摩尔法则”,该法则认为每18个月左右计算机性能就会提高一倍。

越来越多的专家认识到,在传统计算机的基础上大幅度提高计算机的性能必将遇到难以逾越的障碍,从基本原理上寻找计算机发展的突破口才是正确的道路。很多专家探讨利用生物芯片、神经网络芯片等来实现计算机发展的突破,但也有很多专家把目光投向了最基本的物理原理上,因为过去几百年,物理学原理的应用导致了一系列应用技术的革命,他们认为未来光子、量子和分子计算机为代表的新技术将推动新一轮超级计算技术革命。

五.参考文献:

【1】计算机组成原理,唐朔飞

【2】计算机组成原理,白中英

计算机组成原理存储器(期末论文) 绵阳师范学院计算机组成原理(期末论文)题 目 微型计算机的存储器 作 者 *** 单 位 数计学院07级7班(07084207**) 指 导教 师 *** 论文工作时间 2009年5月 摘要 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。 关键字 微型计算机 存储器 分类 性能指标 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。 (1)内存储器 现代的内存储器多半是半导体存储器,采用大规模集成电路或超大规模集成电路器件。内存储器按其工作方式的不同,可以分为随机存取存储器(简称随机存储器或RAM)和只读存储器(简称ROM)。 随机存储器。随机存储器允许随机的按任意指定地址向内存单元存入或从该单元取出信息,对任一地址的存取时间都是相同的。由于信息是通过电信号写入存储器的,所以断电时RAM中的信息就会消失。计算机工作时使用的程序和数据等都存储在RAM中,如果对程序或数据进行了修改之后,应该将它存储到外存储器中,否则关机后信息将丢失。通常所说的内存大小就是指RAM的大小,一般以KB或MB为单位。 只读存储器。只读存储器是只能读出而不能随意写入信息的存储器。ROM中的内容是由厂家制造时用特殊方法写入的,或者要利用特殊的写入器才能写入。当计算机断电后,ROM中的信息不会丢失。当计算机重新被加电后,其中的信息保持原来的不变,仍可被读出。ROM适宜存放计算机启动的引导程序、启动后的检测程序、系统最基本的输入输出程序、时钟控制程序以及计算机的系统配置和磁盘参数等重要信息。 (2)外存储器 PC常用的外存是软磁盘(简称软盘)和硬磁盘(简称硬盘),目前,光盘的使用也越来越普及。下面介绍常用的三种外存: 软盘:目前计算机常用的软盘按尺寸划分有英寸盘(简称5寸盘)和英寸盘(简称3寸盘)。 二者之间的主要区别是:英寸盘的尺寸比英寸盘小,由硬塑料制成,不易弯曲和损坏;英寸盘的边缘有一个可移动的金属滑片,对盘片起保护作用,读写槽位于金属滑片下,平时被盖住:英寸盘无索引孔;英寸盘的写保护装置是盘角上的一个正方形的孔和一个滑块,当滑块封住小孔时,可以对盘片进行读写操作,当小孔打开时,则处于写保护状态。 软盘记录信息的格式是:将盘片分成许多同心圆,称为磁道,磁道由外向内顺序编号,信息记录在磁道上。另外,从同心圆放射出来的若干条线将每条磁道分割成若干个扇区,顺序编号。这样,就可以通过磁道号和扇区号查找到信息在软盘上存储的位置,一个完整的软盘存储系统是由软盘、软盘驱动器和软驱适配卡组成。 软盘只能存储数据,如果要对它进行读出或写入数据的操作,还必须有软盘驱动器。软盘驱动器位于主机箱内,由磁头和驱动装置两部分组成。磁头用来定位磁道,驱动装置的作用是使磁盘高速旋转,以便对磁盘进行读写操作。软驱适配卡是连接软盘驱动器与主板的专用接口板,通过34芯扁平电缆与软盘驱动器连接。 硬盘:从数据存储原理和存储格式上看,硬盘与软盘完全相同。但硬盘的磁性材料是涂在金属、陶瓷或玻璃制成的硬盘基片上,而软盘的基片是塑料的。硬盘相对软盘来说,主要是存储空间比较大,现在的硬盘容量已在160GB以上。硬盘大多由多个盘片组成,此时,除了每个盘片要分为若干个磁道和扇区以外,多个盘片表面的相应磁道将在空间上形成多个同心圆柱面。 通常情况下,硬盘安装在计算机的主机箱中,但现在已出现多种移动硬盘。这种移动硬盘通过USB接口和计算机连接,方便用户携带大容量的数据。 光盘:随着多媒体技术的推广,光盘以其容量大、寿命长、成本低的特点,很快受到人们的欢迎,普及相当迅速。与磁盘相比,光盘的读写是通过光盘驱动器中的光学头用激光束来读写的。目前,用于计算机系统的光盘有三类:只读光盘(CD-ROM)、一次写入光盘(CD-R)和可擦写光盘(CD-RW)。 存储器的性能指标 1、存储器容量存储器容量是指存储器可以容纳的二进制信息总量,即存储信息的总位(Bit)数。设微机的地址线和数据线位数分别是p和q,则该存储器芯片的地址单元总数为2p,该存储器芯片的位容量为2p × q。例如:存储器芯片6116,地址线有11根,数据线有8根,则该芯片的位容量是:位容量=211 ×8 = 2048 ×8 = 16384位存储器通常是以字节为单位编址的,一个字节有8位,所以有时也用字节容量表示存储器容量,例如上面讲的6116芯片的容量为2KB,记作2K ×8,其中:1KB = 1024B(Byte)=1024 ×8 =8192位存储器容量越大,则存储的信息越多。目前存储器芯片的容量越来越大,价格在不断地降低,这主要得益于大规模集成电路的发展。 2、存取速度存储器的速度直接影响计算机的速度。存取速度可用存取时间和存储周期这两个时间参数来衡量。存取时间是指CPU发出有效存储器地址从而启动一次存储器读写操作,到该读写操作完成所经历的时间,这个时间越小,则存取速度越快。目前,高速缓冲存储器的存取时间已小于5ns。存储周期是连续启动两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔,这个时间一般略大于存取时间。 3、可靠性 存储器的可靠性用MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障间隔时间来衡量, MTBF越长,可靠性越高,内存储器常采用纠错编码技术来延长MTBF以提高可靠性。 4、性能/价格比 这是一个综合性指标,性能主要包括上述三项指标—存储容量、存储速度和可靠性。对不同用途的存储器有不同的要求。例如,有的存储器要求存储容量,则就以存储容量为主;有的存储器如高速缓冲器,则以存储速度为主。 现在普遍通用的存储器 一、半导体存储器的特点分类 1、半导体存储器的特点 ⑴ 速度快,存取时间可到ns级; ⑵ 集成度高,不仅存储单元所占的空间小,而且译码 电路和缓冲寄存器、读出写入电路等都制作在同一芯片中。目前已达到单片1024Mb(相当于128M字节)。 ⑶ 非破坏性读出,即信息读出后存储单元中的信息还在,特别是静态RAM,读出后不需要再生。 ⑷ 信息的易失性(对RAM),即断电后信息丢失。 ⑸ 信息的挥发性(对DRAM),即存储的信息过一定时间要丢失,所以要周期地再生(刷新)。 ⑹ 功耗低,特别是CMOS存储器。 ⑺ 体积小,价格在不断地下降。 2、半导体存储器的分类 主要分为两大类,可读写存储器RAM和只读存储器ROM。 RAM分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两种。目前计算机内的主存储器都是DRAM,它的集成度高、功耗很低,缺点是需要再生。SRAM是非挥发的,所以不需要再生,但集成度比DRAM要低,计算机中的高速缓冲存储器大多用SRAM.现在有一些新的RAM,如组合RAM(IRAM),将刷新电路与DRAM集成在一起;非易失RAM(NVRAM),实际上是由SRAM和EEPROM共同构成。正常情况下,它和一般SRAM一样,而在系统掉电瞬间它把SRAM中的信息保存在EEPROM中,从而使信息不丢失。只读存储器ROM的特点是用户在使用时只能读出其中的信息,不能修改和写入信息。近几年出现了一中新的存储器叫Flash存储器(闪烁存储器),这是一种电可擦除的非易失性只读存储器。 二、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: ⑴ 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。 ⑵ 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。 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, 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

“计算机组成原理”课程论文摘要:《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。本门课程采用从计算机的整体知识框架入手,逐步展开说明。详细讲述了计算机组成原理,计算机是一台由许多独立部件构成的机器,它的功能可由其各个独立部件的功能来描述,而每个独立部件又可以由其内部更精细的结构和功能来描述。根据计算机组成原理的结构,本门课程把课程内容分为四大模块:(1)计算机的概论;(2)计算机系统的硬件结构;(3)中央处理器;(4)控制单元;四个模块一次递进,逐步进入计算机的内核部分。计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成。计算机的软件由可以分为“系统软件”和“应用软件”两种。系统软件用来管理计算机;应用软件用来实现各项用户功能。计算机软件实现这些功能的基础是硬件的支持。在一定程度上硬件的功能和软件的功能可以相互替代,硬件的功能是速度快,但实现起来难度大,电路复杂,可移植性查;软件更加灵活,但是运行的素的并硬件慢很多。一、本书主要知识点第一篇 概论1、第一章 计算机系统概论(1)主要知识点本章重点突出计算机组成的概貌和框架,由此简洁明了地了解计算机内部的工作过程实际上是指令流和数据流在此框架内由I/O→存储器→CPU→存储器→I/O 的过程,是通过逐条取指令、分析指令和执行指令来运行程序的。同时要了解到当今计算机尽管发展到千变万化的程度,但其最根本的组成原理还是基于冯诺依曼的结构。(2)内容掌握情况本章介绍了计算机硬件的基本组成、计算机体系结构、以及计算机系统层次结构。通过本章的学习对于计算机的宏观结构有了一个总体的概念,明白了计算机是由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机系统,并规定了这五部分的基本功能。通过没个基本部件实现相关的功能,从而形成一个完整的计算机框架结构。图1 计算机的结构冯诺依曼计算机的特点是本章学习的重点内容,事先将程序(包含指令和数据)存入主存储器中,计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。这是计算机能高速自动运行的基础。计算机的工作体现为执行程序,计算机功能。如果程序现在是顺序执行的,每取出一条指令后PC内容加l,指示下一条指令该从何处取得.如果程序将转移到某处,就将转移的目标地址送入PC,以便按新地址读取后继指令。所以,PC就像一个指针,一直指示着程序的执行进程,也就是指示控制流的形成。虽然程序与数据都采用二进制代码,仍可按照PC的内容作为地址读取指令,再按照指令给出的操作数地址去读取数据。 通过第一章的学习,从宏观上引入了计算机的组成原理和工作原理,本书就是围绕计算机的这种结构,展开说明计算的组成以及如何工作的。2、第二章 计算机的发展及应用第二章作为自学内容,讲述了计算机的发展史,通过历史来展示现在计算机所处的发展阶段。从1946 年ENIAC 诞生到二十世纪五、六十年代,由于构成计算机的元器件发展变化(由电子管→晶体管→集成电路),使计算机的性能有了很大提高,每隔6 至7 年,计算机便更新换代一次,运算速度约提高一个数量级。而到了二十世纪七十年代,自从Intel 公司生产了第一个微处理器芯片后,随着集成度成倍的提高,以每隔18 个月表1 计算机的发展历程芯片上的晶体管数就翻一番的速度使计算机得到极为广泛的应用,以至整个社会从制造时代进入到信息时代,出现了知识大爆炸。第二篇 计算机系统的硬件结构3、第三章 系统总线图2 总线实现结构示意图总线是计算机中一个非常重要的部件,在计算机中,各个部件之间是相对独立工作的。但是各个部件之间的联系又是非常紧密的,彼此之间需要大量的数据交换。为此引出了总线这个部件。计算机系统的五大部件之间互联方式有两种,一种是各个部件之间使用单独的连线,称为分散链接;另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上,称为总线连接。本章重点研究总线的连接方式。总线是连接多个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。总线按照传输方式可以分为并行传输总线和串行传输总线;总线按照连接部件的不同可以分为片内总线、系统总线和通信总线。总线的特性和性能指标,根据总线的不同分别研究了总线的特性、性能标准和总线的行业标准。总线的用处不同则有单总线结构和多总线结构。由于总线是多个部件同时使用,因此存在总线的判优逻辑。4、第四章 存储器存储器是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据。随着计算机发展,存储器在系统中的地步越来越重要。图3 存储器的分类存储器在计算机中可实现如下功能:输入设备输入程序和数据,存储器写操作;CPU读取指令,存储器读操作;CPU执行指令时需读取操作数,存储器读操作;CPU将处理的结果存入存储器 ,存储器写操作;输出设备输出结果, 存储器读操作;对于一个存储器来说需要明白以下概念:存储元:存储器的最小组成单位,用以存储1位二进制代码。存储单元:是CPU访问存储器基本单位,由若干个具有相同操作属性的存储元组成。单元地址:在存储器中用以标识存储单元的唯一编号,CPU通过该编号访问相应的存储单元。字存储单元:存放一个字的存储单元,相应的单元地址叫字地址。字节存储单元:存放一个字节的存储单元,相应的单元地址叫字节地址按字寻址计算机:可编址的最小单位是字存储单元的计算机。按字节寻址计算机:可编址的最小单位是字节的计算机。存储体:存储单元的集合,是存放二进制信息的地方。本章运用以前学过的电路知识和本章所学的半导体存储芯片,设计存储器和CPU 的连接电路。注意要合理选用芯片,以及CPU 和存储器芯片之间的地址线、数据线和控制线的连接。5、第五章 输入输出系统输入输出系统是计算机中一个非常重要的逻辑部件。随着计算机系统的不断发展,应用范围不断扩大,I/O设备的数量和种类也越来越多,它们与主机的联络方式及信息的交换方式也不相同。由于输入输出设备工作速度与计算机主机的工作速度极不匹配.为此,既要考虑到输入输出设备工作的准确可靠,又要充分挖掘主机的工作效率。本章重点分析I/O设备与主机交换信息的三种控制方式(程序查询、中断和DMA)及其相应的接口功能和组成,对记住几种常用的I/O设备也进行简单介绍。(1)程序中断方式 中断:计算机在执行正常程序的过程中,出现某些异常事件或某种请求时,处理器暂停执行当前程序,转而执行更紧急的程序,并在执行结束后,自动恢复执行原先程序的过程。 特点: 硬件结构较查询方式复杂些、服务开销时间较大、主程序与设备并行运行,CPU效率较高,具有实时响应的能力。 (2)中断处理过程。中断处理过程为:中断请求→中断源识别判优→中断响应→中断处理→中断返回中断源: 引起中断事件的来源。判优: 找出优先级最高的中断源给予响应。中断源识别:采用的方法有: 软件查询法;硬件排队法; 矢量中断。CPU响应中断的条件:至少有一个中断源请求中断; CPU允许中断;当前指令执行完。中断响应的工作--由硬件自动完成:关中断;保留断点信息;转到中断处理程序入口。中断处理--由软件(中断处理程序)完成。 (3)DMA传送方式特点:解决与CPU共享主存的矛盾;停止CPU访问内存CPU效率低;周期挪用,适用于外设读取周期大于内存存取周期;DMA与CPU交替访问。 适用于CPU工作周期比内存存取周期长得多的情况。第三篇 中央处理器6、第六章 计算机的运算方法计算机的应用领域极其广泛,但不论其应用在什么地方,信息在机器内部的形式都是一致的,即为0和1组成的各种编码。本章主要介绍参与运算的各类数据,以及它们在计算机中的算术运算方法。计算机中有符号数、无符号数、定点数和浮点数的各种表示,以及移位、定点补码加减运算、定点原码一位乘和两位乘及补码Booth 算法、定点原码和补码加减交替除法,以及浮点补码加减运算。本章的知识难度较大,首先研究数据的表示方法,有无符号数和有符号数。数的表示存在顶点表示和浮点表示。本章的难点在于计算机中数据的运算,定点运算、浮点四则运算。本章还研究了计算机的计算部件——算术逻辑单元。图4 ALU电路7、第七章 指令系统本章主要介绍及其指令系统的分类、常见的寻址方式、指令格式以及设计指令系统时应考虑的问题。了解机器的指令系统决定了一台计算机的功能,而一旦计算机的指令系统确定以后,计算机的硬件必须给予支持。指令系统主要体现在它的操作类型、数据类型、地址格式和寻址方法等方面。要求掌握不同的寻址方式对操作数寻址范围以及对编程的影响,掌握不同的寻址方式所要求的硬件和信息的加工过程。用计算机解题时,一般都要编制程序,程序既可用高级语言编写,亦可用机器语言编写;但计算机只能够识别和执行用机器语言编写的程序;各种高级语言编写的应用程序,最终都要翻译成机器语言来执行。机器语言是由一系列的指令(语句)组成的;指令的格式就是机器语言的语法;每条指令规定机器完成一定的功能。一台计算机的所有的指令集合称为该机的指令系统或指令集。它是程序工作者编制程序的基本依据,也是进行计算机逻辑设计的基本依据。本章中提出了对于机器指令的格式要求以及操作数和操作类型。通过本章的学习认识了指令的寻址方式,并初步了解RISC技术的产生和发展。本章的难点在于指令的寻址方式、操作数寻址方式;形成指令地址的方式,称为 指令寻址方式 。有顺序寻址和跳跃寻址两种,由指令计数器来跟踪。形成操作数地址的方式,称为 数据寻址方式 。操作数可放在专用寄存器、通用寄存器、内存和指令中。数据寻址方式有隐含寻址、立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、块寻址、段寻址等多种。 8、第八章 CPU的结构和功能通过本章的学习CPU的功能和基本组成, CPU的基本部分由 运算器、cache 和 控制器 三大部分组成。 CPU需具有四方面的基本功能: 指令控制 、操作控制 、 时间控制 、数据加工。 数据通路 是许多寄存器之间传送信息的通路。图5 CPU的内部结构指令的周期和指令的流水式本章研究的又一个重点内容。CPU从存储器取出一条指令并执行这条指令的时间和称为指令周期。由于各种指令的操作功能不同,各种指令的指令周期是不尽相同的。划分指令周期,是设计操作控制器的重要依据 。第四篇 控制单元9、第九章 控制单元的设计根据指令周期的4个阶段,控制单元为完成不同指令所发出的各种操作命令控制计算机的所有部件有次序地完成相应的操作,以达到执行程序的目的。计算机的功能就是执行程序。在执行程序的过程中,控制单元要发出各种微操作命令,而且不同的指令对应不同的命令。完成不同指令的过程中,有些操作时相同或相似的,如取指令、取操作数地址以及中断周期。10、第十章 控制单元的设计本章介绍控制单元的两种设计方法,要求初步掌握控制单元的两种设计方法,从而进一步理解组合逻辑控制器和微程序控制器在设计思想、硬件组成及其工作原理方面的不同。结合时序系统的概念,学会按不同指令要求,写出其相应的微操作命令及节拍安排。操作控制器设计方法硬布线控制器:组合逻辑型,采用组合逻辑技术实现;微程序控制器 存储逻辑型,以微程序解释执行机器指令,采用存储逻辑技术实现;门阵列控制器 组合逻辑与存储逻辑结合型,采用可编程逻辑器件实现。微命令是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。微操作是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。微周期是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。微指令是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。二、学习体会“计算机组成原理”是本学期的一门重点课程,通过本学期的学习发现该课程的学习难度较大,知识点很多,而且各个知识点之间的联系并不多。因此对于该课程的学习显得十分吃力。通过一个学期的学习使我逐渐理解计算机系统的层次结构。本门课程主要是学习计算机的组成结构,例如计算机是由哪些部件组成的,各个部件之间存在什么样的关系,这些关系是如何联系的,以及这些部件内部是如何工作的。在指令系统中体现了机器的属性,但指令的实现,即如何取指令、分析指令、取操作数、运算、送结果等,这些都是计算机组成原理所研究的范围。该课程向我们展示了一台计算机从宏观上是如何工作的,同时又对计算机的组成部件分开进行演示。我们从大一开始学习了程序设计课程(C语言和C++程序程序设计语言),通过这两门的课的学习,使我们初步了解了软件的工作方式,但是对于计算机在机器层面上的功过模式感到很陌生,之前学习的程序设计课程是基于高级程序设计语言,更加接近自然语言,而计算机只能处理有0和1组成的二进制代码。高级程序所描绘的语言如何通过计算机硬件转换成为计算机能够识别的二进制代买。由二进制代码组成的指令在机器中是如何运行的。本课程在“数字逻辑”的基础之上展开对计算机的描述。本门课程的学习所要把握的一个重点关键词是“数据通路”,计算机处理的始终是数字信号,计算机中的所有功能都是通过数字所表示的信息来是实现的。在计算机中,数据是如何从外部进入计算中的,这就引入了输入输出系统(I/O),I/O系统将外界的物理信号或者模拟信号转换成计算机能够识别的数字信号,通过总线系统输入计算机中,并将计算机处理后的数字信号转换成相应的模拟信号在某些外设中输出。计算机需要处理大量数据,因此需要在计算机中设立相应的存储设备用来存储信号。计算机中的存储设备分为主存和外村,它们之间可以通过总线相互交换数据。CPU是计算机汇总的核心部件,CPU包含运算器和控制器两大部分,根据冯诺依曼结构,计算机可自动完成取指令和执行指令的过程,控制器就是完成此项工作的,它负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列,其基本功能是取指令、分析指令和执行指令。由于计算机中存在着五大部件,并通过这些部件的协调配合工作,使计算机能够完成各种各样的功能。

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计算机是一门应用广泛、使用面积广、技术含量高的一门学科和技术,生活中的任何一个角落都离不开计算机的应用,生活中的无处不在需要我们了解和清楚计算机的相关知识。下面是我给大家推荐的,希望大家喜欢!

篇一

《基于专业规范的“计算机组成原理”课程改革》

摘要:以教育部电脑科学与技术专业教学指导委员会的专业规范为指导,针对计算机组成原理课程的特点,从以专业规范为基础优化教学内容、改进教学方法和丰富教学手段等方面进行了探讨和实践。分析实验教学现状,指出存在的问题,提出通过改编实验设计,加强实验教学过程指导,提高实验教学效果。以专业规范为指导,从理论教学和实验教学两方面为“计算机组成原理”课程改革提出了新的建议。

关键词:专业规范;计算机组成原理;课程改革;理论教学;实验教学

随着计算机和通讯技术的蓬勃发展,中国开始进入资讯化时代,计算机及技术的应用更加广泛深入,计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出,未来10~15年是我国资讯科技发展的视窗期、关键期。为此,高等学校肩负著为国家发展和满足社会需求培养多型别人才的重任。在这样的背景下,高校必须正视问题,积极思索与变革,重新审视计算机专业教育的发展方向,与时俱进地推进计算机专业教育改革。

《计算机组成原理》是电脑科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联络和作用,最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成,并为后续课程的学习奠定基础。但从整个学科的建设和发展,以及对学生专业素质培养的角度来看,这样的要求是不够的。更为重要的是,通过教与学,还应当提高学生对计算机硬体系统的认知能力和设计能力,强化实践意识与能力,培养创新理念与能力,激发学生自主学习、主动探索前沿知识。教育部电脑科学与技术专业教学指导委员会在2006年释出了电脑科学与技术本科专业战略报告和专业规范,对计算机专业的发展与教学提出了指导意见。本文探讨以专业规范为指导对计算机组成原理课程进行改革,研究并实践一种有效的教学模式,帮助学生从微观层面掌握本课程知识单元,从巨集观层面建立该课程知识体系,使学生准确把握课程的核心内容,全面地构建整机系统,进而培养学生的专业素养和综合能力。

1、电脑科学与技术专业规范

教育部高等学校电脑科学与技术专业教学指导委员会***以下简称教指委***在广泛深入的调查研究基础上,借鉴国际上计算机专业办学的发展与现状,结合我国计算机教育的实际情况,对计算机专业本科教育的发展方向和办学单位的专业发展提出了指导性意见,并制定了具体的《专业规范》。

教指委在电脑科学与技术专业发展战略研究报告和专业规范中提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议,将计算机学科分为三种类型四个方向,即:科学型***电脑科学方向CS***、工程型***包括计算机工程方向CE和软体工程方向SE***、应用型***资讯科技方向IT***。针对每个型别的每个方向的特点和要求,专业规范从学科方法论、培养目标与规格、教育内容和知识体系等方面进行了详细的规划,提出了富有建设性的指导意见。

专业规范中明确指出,“计算机组成基础”是电脑科学方向和计算机工程方向的核心课程,并且对实验、综合性课程设计和核心的教学内容提出了规范要求。在软体工程方向和资讯科技方向,“计算机组成基础”是核心知识领域计算基础***SE-CMP***和平台技术***IT-PT***的核心知识单元。专业规范根据课程体系对每一门课程内容、知识要点、学习目标等都进行了详细的设计与组织。在专业规范中,“计算机组成基础”的理论教学课时一般为48~56,实验课时一般为8~16,是计算机体系结构、作业系统、嵌入式系统和计算机网路等课程的先修课程,重点涵盖了计算机运算、储存系统组织和结构、功能组织等多个知识单元。本文主要探讨在专业规范的指导下,“计算机组成原理”课程的教学改革与建设。

2、课程内容组成及改革

课程改革的基本原则。教指委的专业规范为计算机组成原理教学大纲和教学计划的制定,以及课程在课堂教学和实验教学上提供了指导性的意见,是我们推进课程改革的重要参考。以教指委专业规范为指导,结合学校的实际情况是计算机组成原理课程改革的原则之一。在具体的教学过程中,课程改革必须依据计算机组成原理课程的教学目标、内容和特点。其次,课程改革还应当联络学校的实际情况,如学校育人目标的定位、学校的教学与实验条件、学生的知识基础等。教指委的战略报告中也明确了提出了这种改革思路。因此,在综合分析了学校和学生的实际情况后,我们确定了注重知识结构的特色和执行深度,加强学生实践操作思维与能力的培养,因人而宜地进行点面结合的改革原则。第三,在资讯化时代,社会竞争压力日益激烈,学生就业压力不断增大,学生在学校在课堂学到的方法、知识与能力将直接影响到学生在竞聘和后续发展的竞争力,例如,企业等用人单位在招聘人才时关注学生的以学习能力为代表的发展潜力和动手能力,因此,课程改革的推进,应当兼顾国家的需要、社会的需求和企业的要求。为此,我们基于上述原则,从教学指导思想和教学方法两个方面,从知识讲授和能力培养两个层次上,对“计算机组成原理”课程改革进行了详细设计与组织,建立了一套有效的教学模式,帮助学生从巨集观和微观两个层面系统地掌握课程知识,进而培养学生学习和探索知识的意识、兴趣和能力。

课程改革与实践

***1***优化教学内容和教学组织方法.针对本门课程的要求和特点,我们对教学内容进行了优化设计,提出了巨集观与微观分层讲授,相互贯穿的教学组织方法。内容组织方面,在巨集观上强调对部件的功能及整机系统的需求进行分析与讲解,在微观上重点强调实现这些功能的各组成部件的结构、设计与工作原理。通过分析比较国内外一些大学同类课程的教学内容、实施方法和教学改革后发现,这些学校在课程的教学内容上差别基本不大,核心知识单元主要包括:资料在机器中的表示、储存器的组织与结构、指令系统、中央处理器、汇流排系统和外围装置与介面等。在课时有限的情况下,为了高效地完成教学任务,达到教学目标,我们本着把握基础、突出重点、明确主线的方针对本门课程知识点进行了分析与优化,尤其是储存系统、中央处理器和I/O技术等知识领域。对专业规范要求的每个知识单元和教材的每一章,明确其中必须掌握的基础知识和重点,加强与之结合例项内容;对仅仅要求了解的和一些比较容易掌握的的内容,以引导学生自学为主,减少其课堂教学时间;弱化“过时”内容,及时补充新技术新方法,保持课程内容的时代性。以储存系统和结构为例,首先从巨集观的角度对计算机在资料储存、交换上的需求进行分析,使学生明确储存系统在整机中的地位与作用,进而分析储存系统的功能,使学生从整体上把握储存系统的结构与组成,同时对某型别计算机的实际情况进行分析,加深学生的理解。然后引导学生对储存系统中的具体部件从微观的角度分层次地进行分析。接着对SRAM和DRAM的基本储存元进行解析,由这些储存元构成储存单元,再到晶片,最终扩充套件形成储存器。再结合例项和计算机的实际情况对Cache和虚拟储存器进行详细讲解。在新技术方面,介绍DDR与DDRⅡ的情况,要求学生自己去查阅DDRⅢ等技术资料。最后再将这些各层次的部件串起来,从整体到细节地明确储存系统的功能、工作原理及实现。

***2***从问题出发,实施动力式教学通过研究比较发现,国内外的同行在本门课程的教学中,在知识讲授和能力培养两个大方面上有着较大的差异。“计算机组成原理”课程的教学,应使学生尽快建立计算机的整体概念,透彻地理解和掌握课程知识点,从巨集观和微观层面上理解和把握计算机各部件的原理、组成及相互联络,进而达到能力培养的目标。在现代教育理念中,教学设计应当以“学”为中心,学生是教学活动的主体,是知识学习的主动建构者,教师在教学过程中发挥着组织者、指导者和促进者的作用。课堂教学应当侧重于引导学生主动学习与思考,要灵活地将互动式、启发式和任务驱动式等教学方法结合起来,而不是单一地采用某种方式对学生进行灌输。而且有必要设计一些教学环节对学生进行启发,在课堂内外与学生进行互动与讨论,尤其是一些新技术,引导学生学习研究的方法与方向,从而激发学生学习的兴趣和主动性,进而培养他们的自主学习能力、研究能力和创新能力。加强课堂教学的提问与讨论环节,不仅可以活跃课堂气氛,活跃学生思维,而且可以促使学生在课余主动地学习和对问题进行钻研,从而高效深入的学习和掌握知识。这是互动式和启发式教学的重要手段之一。如针对计算机外围装置在种类和技术方面的一些问题,提问学生回答问题,并借此与学生讨论新技术新发展,引领学生突破思维定势,培养创新意识等。针对专业规范中知识单元的一些重要知识点,有意提出或设计一些问题和目标,将其作为任务交由学生去分析解答。这是任务式和问题式教学的重要手段之一。学生或个人或合作对任务进行分析,找到问题所在,通过讨论、学习或搜寻等方法解决任务,并进行总结归纳。在此过程中,学生通过学习与研究,发现隐含在问题和目标背后的知识,形成解决问题的研究能力和自主学习能力。如在中央处理器一章中,要求学生对CPU发展的新动态进行研究。学生通过上网搜寻、查阅文献等手段收集了大量的资料,了解了CPU的发展历程,对一些实际的引数,如Cache的大小与级数、流水线条数、工作频率、前段汇流排等都有所了解,加深了对CPU的认识。引导学生将单核、双核和多核CPU进行对比,分析它们最新的技术和发展趋势等。通过这样的方法取得了良好的教学效果。

***3***充分利用现代教学手段现代教学手段也是提高教学效果,培养学生综合能力的重要一环。多媒体课件、动画演示、实物展示与剖析等方法可使抽象难讲的内容变得具体、生动和形象,使学生寓教于乐,对于改善教学效果非常好。例如,定点乘除法运算的阵列运算方法使用动画演示比直接讲解的效果要好,且更能吸引学生的注意力;补码原码转换关系推导等还是采用传统的黑板比较好。在教学过程中,我们发现将一些需要动画演示的课件交由学生负责完成,激发了学生学习的兴趣和积极性。同时,利用网路进行课程建设、答疑、意见交流已经成为我们基本的教学手段。

3、实验改革与实践

加强计算机专业的实验教学已经成为共识,教指委的专业规范将计算机原理实验列为典型的必须的实验,并提高了课时数。实验将使学生掌握计算机硬体设计、除错和执行维护等多方面的技能,训练学生的动手能力,培养创新能力以及认真、严谨的科研作风。但学生的动手能力不强现在是一个比较普遍的问题。因此,计算机专业应当强调实践教学体系、实验设计和指导执行等软环节。计算机组成原理实验主要有验证性实验、综合性实验和设计性实验三个层次,涉及的内容主要有资料通路、运算器、储存器、微程式控制器,以及整机设计等。

首先,实验内容的选取和设计对实验教学效果有着重要的影响。不同的学校,不同层次的学生应当有不同的选择和不同的设计。一般来说,从课程的基本要求和培养学生的基本能力角度出发,基础性的验证性实验是必须的。对硬体方向要求较高的有条件的学校,应当开设设计性实验,如对整机进行设计等,以及引入FPGA技术等实现相关实验。其次,因材施教,对不同的学生有不同的要求和指导是必要的。针对一些复杂的难度较大的实验,可以采取开设实验选修课程,或者是将其列为选做实验。实验课教师则对这些要求进一步学习的同学进行另外的指导,加大课外实验课时,并可以将他们组建学习小组来进行研究性的探索。第三,实验课的主要目的是对学生观察能力、思维能力、操作能力和表达能力的综合培养。

在培养过程中,教师的教学指导和规范实验过程是重要的两个环节。教师的教学指导不是事无钜细地告诉学生该做什么,而是将重点内容告诉学生后,重点引导学生去思考和探索,从而达到实验目的。而且应当强调过程指导,即注重发现并引导学生分析实验过程中出现的问题,提示和鼓励他们去解决问题,从而通过这个过程使学生探索计算机硬体的特点和规律。规范实验过程,例如规范实验报告、实践过程中的操作规范、分析问题和解决问题的方法与描述等,是对计算机组成原理实验的重要要求,对学生综合能力的养成有着潜移默化的作用。

篇二

《浅说计算机组成原理课程》

摘要:计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程,以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、作业系统等专业课的学习基础。课程任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及将各部件接连成整机的方法,建立CPU级和硬体系统级的整机概念,培养学生对计算机硬体系统的分析、开发与设计能力。同时该课程也是学好计算机硬体系列课程的重要基础。所以,我们需要了解计算机的基本概念、计算机硬体系统以及软体系统的组成及其基本功能。学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理,掌握有关软体、硬体的基本知识,尤其是各基本组成部件有机连线构成整机的方法。

关键词:计算机系统;硬体结构;软体结构;控制单元;指令

一、计算机组成原理课程综述

顾名思义,计算机组成原理就是介绍计算机的组成,冯-诺依曼计算机由五大部件组成,分别是运算器、储存器、控制器、输入装置和输出装置。现今绝大部门都是此型别计算机。通过对这么课的学习对计算机的组成有个整体的概念。计算机组成原理从内容上看一、虽然计算机的五大部件自成体系,较为独立,但是从整体来看,还是具有明显的整体性;二、某些设计思想可应用于不同的部件,具有相通性,例如并行性思想。

二、课程主要内容和基本原理

***一***计算机系统

计算机系统是由“硬体”和“软体”两大部分组成。所谓硬体是指计算机的实体部分,它由看得见摸的著的各种电子元器件,各类光、电、机装置的实物组成,如主机、外部装置等。所谓软体,它看不见摸不著,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程式组成。通常把这些程式寄寓于各类媒体***如RAM、ROM、磁带、磁碟、光碟、甚至纸袋***,他们通常存放在计算机的主存或辅存内。

***二***系统汇流排

计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种,一种是各部件之间使用单独的连线,称为分散连线;另一种是将各部件连到一组公共资讯传输线上,称为汇流排连线。

汇流排是连线多个部件的资讯传输线,是各部件共享的传输介质。当多个部件相连时,如果出现两个或两个以上部件同时向汇流排传送资讯,势必导致讯号冲突,传输无效。因此,在某一时刻,只允许有一个部件向汇流排传送资讯,而多个部件可以同时从总线上接收相同的资讯。

汇流排分为片内汇流排、系统汇流排和通讯汇流排。片内汇流排是指晶片内部的汇流排;系统汇流排又可分为三类:资料汇流排、地址汇流排和控制汇流排。

汇流排的周期可分为四个阶段:申请分配阶段、定址阶段、传数阶段、结束阶段。

汇流排与计算机所有的器件资料传输都离不开关系,是计算机工作的基础。

***三***储存器

储存器按储存介质分类:半导体储存器、磁表面储存器、磁芯储存器、光碟储存器。按存取方式分类:随机储存器RAM、只读储存器ROM、序列访问储存器。按在计算机中的作用分类:主储存器、辅助储存器。按在计算机系统中的作用分类:主储存器、辅助储存器、高速缓冲储存器Cache、控制储存器。其中静态RAM是用触发器工作原理储存资讯,因此即使资讯读出后,他仍然保持其原状,不需要再生,但是电源掉电时,原储存资讯丢失。动态RAM是靠电容储存电荷的原理来寄存资讯。但是电容上的电荷只能维持1~2ms,因此即使电源不掉电,资讯也会因此自动消失,为此,必须在2ms内对其所有储存单元恢复一次原状态,这个过程称为再生或重新整理。

由于单个储存晶片的容量总是有限的,很难满足实际的需要,因此要进行位扩充套件和字扩充套件。储存晶片的容量不同,其地址线也不同,通常将CPU地址线的低位与储存晶片的低址线相连。

同样,CPU的资料线数与储存晶片的资料线也不一定相等。此时,必须对储存晶片扩位,使其位数与CPU的资料线相等。

高速缓冲储存器cache主要解决主存与CPU速度不匹配的问题。主存与cache地址对映关系有:直接相联对映、全相联对映、组相联对映。

***四***输入输出系统

I/O装置与主机的***:统一编址和不统一编址。统一编址就是将I/O地址看做是储存器地址的一部分。不统一编址是指I/O地址和储存器地址是分开的,所有对I/O装置的访问必须有专用的I/O指令。传送方式有序列传送和并行传送。I/O装置与主机资讯传送的控制方式有三种:程式查询方式***主机与装置是序列工作的***,程式中断方式***程式与主机是并行工作的***和DMA方式***主机与装置是并行工作的***。DMA方式工作:1、中断cpu访存,2、挪用周期,3、与CPU互动访存。输出装置有印表机,显示器等。

***五***计算方法

计算机的执行需要有运算的参与,参与运算的数有无符号类和有符号类。掌握二进位制原码和补码的加减乘除运算。

***六***指令系统

指令由操作码和地址码两部分组成,操作码用来指明该指令所要完成的操作,例如加减,传送,移位,转移等;其位数反映了操作的种类也即机器允许的指令条数。地址码用来指出该指令的源运算元的地址***一个或两个***、结果的地址以及下一条指令的地址。指令定址分为顺序定址和跳跃定址两种。其定址方式分为10种,分别是:立即定址,直接定址,隐含定址,间接定址,暂存器定址,暂存器间接定址,基址定址,变址定址,相对定址,堆叠定址。指令格式有零地址,一地址,二地址,三地址等。需能分析指令格式所含的意义。

***七***CPU的结构与功能

CPU实质包括运算器和控制器两大部分,基本功能是取指令,分析指令,执行指令。CPU的暂存器有使用者可见暂存器:通用暂存器,资料暂存器,地址暂存器,条件码暂存器。控制和状态暂存器:储存器地址暂存器,储存器资料暂存器,程式暂存器,指令暂存器。指令流水处理减少了执行时间,提高机器效率。中断系统在前面章节介绍过,此处在简单补充一些,引起中断的有很多种因素:人为设定的中断,程式性事故,硬体故障,I/O装置,外部事件。中断判优可用硬体实现,也可用软体实现。中断服务程式***地址的寻找方法:硬体向量方法和软体查询法。中断响应的过程:响应中断的条件,响应中断的时间,中断隐指令和关中断。其中中断隐指令就是机器指令系统中没有的指令,他是CPU在中断周期内由硬体自动完成的一条指令。在中断响应之前需要对现场进行保护,中断结束之后需要对现场进行恢复。中断遮蔽技术主要用于多级中断,遮蔽技术可以改变优先顺序。

***八***控制单元的功能

控制单元具有发出各种微操作***即控制讯号***序列的功能。取指周期可以归纳为以下几个操作,>>***MAR***->>***IR***->CU6***PC***+1->PC。间址周期:***IR***->>***MAR***->>AD***IR***.执行周期中不同执行周期的微操作是不同的:1、非访存类指令2、访存指令3、转移类指令。非访存类指令:1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算数右移一位指令SHRL***ACC***->R***ACC***,ACC0->ACC0;4、回圈左移一位指令CSLR***ACC***->L***ACC***ACCo->ACCn;5、停机指令0->G。访存指令:这类指令在执行阶段都需要访存储存器。

1、加法指令ADDX。

2、存数指令STAX***3***取值指令LDAX。转移类指令:

***1***无条件转移指令JMPX。

***2***条件转移指令BANX。在执行周期结束时刻,cpu要查询是否有请求中断的事件发生,如果有则进入中断周期。在中断周期,由中断隐指令自动完成保护断点、寻找中断服务程式***地址以及硬体关中断的操作。控制讯号的外特性:a.输入讯号:时钟,指令暂存器,标志,来自系统汇流排的控制讯号。b.输出讯号:CPU内的控制讯号,送至系统汇流排的讯号。

常见的控制方式有同步控制,非同步控制,联合控制和人工控制。

***九***控制单元的设计

组合逻辑的设计又称硬布线控制器,由闸电路和触发器构成的复杂树形网路形成的逻辑电路。安排微操作节拍时注意以下三点:1、有些微操作的次序是不容改变的,故安排微操作的节拍时必须注意微操作的先后顺序。2、凡是控制物件不同的微操作,若能在一个节拍内执行,应尽可能安排在同一个节拍内,以节省时间。3、如果有些微操作所占的时间不长,应该将它们安排在一个节拍内完成,并且允许这些微操作有先后次序。微程式的设计:采用微程式设计方法设计控制单元的过程就是编写每一条机器指令的微程式,他是按执行每一条机器指令所需要的微操作命令的先后顺序而编写的,因此,一条机器指令对应一个微程式。微指令的基本格式共分为两个栏位,一个为操作控制栏位,该栏位发出各种控制讯号;另一个为顺序控制栏位,它可以指出下条微指令的地址***简称下地址***,以控制微指令序列的执行顺序。工作原理:取指阶段:取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取下一条微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址。执行阶段:取数指令微程式首地址的形成---取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取微命令.........回圈。微指令的编码方式:直接编码方式,栏位直接编码方式,栏位间接编码方式,混合编码。后序微指令地址的形成方式:断定方式,根据机器指令的操作码形成,增量计数器法,分支转移,通过测试网路形成,由硬体产生微程式***地址。微指令格式:水平型微指令,垂直型微指令。

三、实际应用

自ENIAC问世后将近30余年的时间里,计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵装置。在20世纪70年代中后期,大规模整合工艺日趋成熟,微晶片上整合的电晶体数一直按每3年翻两番的Moore定律增长,微处理器的效能也按此几何级数提高,而价格也以同样的几何级数下降,以至于以前需花数百万美元的机器***如80MFLOPS的CRAY***变得价值仅为数千美元***而此类机器的效能可达200MFLOPS***,至于对效能不高的微处理器晶片而言,仅花数美元就可购到。正因为如此,才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域,乃至走进普通百姓的家中,也使得计算机的应用范围从科学计算,资料处理等传统领域扩充套件到办公自动化,多媒体,电子商务,虚拟工厂,远端教育等,遍及社会,政治,经济,军事,科技以及个人文化生活和家庭生活的各个角落。

四、心得体会

电脑科学与技术的发展日新月异,但是都离不开计算机组成原理,这门课不要死记硬背,重在理解,工科类的学习不是死记硬背就会的,还是要理解记忆才会牢靠。在做完这次课程论文后,让我再次加深了对计算机的组成原理的理解,对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展,都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动,每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能,到现在的复杂操作,都是一点一滴发展起来的。

五、结语

通过对计算机组成原理这门课程的学习,使我对计算机软体和硬体技术有了一个更深入的了解,包括各种计算机的基本原理以及计算机的艰难发展历程,这门课程注重理论知识,理论知识是一切技术的最基本,也是我们必须要掌握好的。在这次课程综述论文过程中,我到图书馆查阅资料,上网查资料,让我深刻认识到计算机组成原理的重要性,也了解了许多书上没有的知识,受益匪浅。

六、参考文献

1、唐朔飞《计算机组成原理》高等教育出版社第2版

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门专业核心课程,在整个专业课的教学中起到了承上启下的作用。下面是我给大家推荐的计算机的组成原理论文,希望大家喜欢!

《计算机组成原理教学与实践的探讨》

摘 要:本文简述了《计算机组成原理》教学中的现状和存在的问题,笔者结合自身的教学体会,提出了根据学生的特点,制定特色的教学大纲;在教学过程中,融合多种教学方式;在实验环节中,设置多层次的实验内容的解决方案,进行了教学改革初浅的尝试。

关键词:计算机组成原理 教学大纲 实验内容

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门专业核心课程,在整个专业课的教学中起到了承上启下的作用。通过对这门课的学习可以使学生掌握计算机硬件的基本设计与分析方法,建立起计算机整机工作的概念。

随着计算机技术快速发展,计算机的硬件不断更新换代,《计算机组成原理》课程呈现知识面广、内容多、更新快的特点,学生普遍感到这门课程难学、概念抽象、感性认识差。学生在学习上表现为一是兴趣不足,二是方法不当,三是自控能力弱。本文就如何开展计算机组成原理的教学与实践,进行一些粗浅的尝试与探讨。

一、因材施教,制定特色的教学大纲

教学大纲是规范教学工作、科学严谨地指导教学的一个重要依据。教学大纲制定的好坏,直接关系到教学执行情况和教学质量的优劣。制定出切实可行的教学大纲,是课程建设的重要工作之一。在教学过程中,笔者尝试从教学内容的改革、课程时间的分配、实践内容的修改三个方面来制定合适的大纲。

1.教学内容的改革

本课程的基本教学内容主要讨论了计算机单机系统的组成原理及其内部工作机制,包括各大部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成计算机整机的技术。主要强调计算机的基本原理、基本知识和基本技巧的训练。通过本课程的学习,要求学生掌握计算机硬件的设计与分析方法,建立起计算机整机工作概念。要实现教学内容改革要以基本教学内容为基础,针对本课程的特点和学生特点来进行。

由于课时从80学时减少为56学时,这就要求教师以课程的基本要求和课程的重难点为出发点,在有限的时间内精炼教学内容,从而完成教学大纲的要求。例如:两位乘法运算和除法运算可以根据教学进度少讲或不讲。由于计算机组成原理和计算机网络两门课程都有循环冗余校验码的内容,在教学时,循环冗余校验码的内容重点可放在计算机网络课程中,计算机组成原理在课程中可少讲。

2.课程时间的分配

课程时间的安排要体现一些原则,重点、难点内容应该加大时间和比重,尤其对习题课比重需加大。加重习题课的比重,一方面能够提高学生理解能力和创新能力,另一方面能够提供丰富的教学反馈信息。

在习题课上主要针对理论课教学过程中学生尚未理解透彻、容易混淆的概念及学生自学中没有解决的问题,进行分析和讨论。通过一题多解和分析,加深学生对基本概念和基本理论的理解,起到了举一反三、触类旁通的作用,有助于学生在以后的课程设计中结合实际进行具体应用。在讨论问题的同时,学生又会提出新的问题,如此良性循环,学生的独立思考能力可得到培养和锻炼。

3.实践内容的修改

实践内容对于培养应用型人才至关重要,是培养动手能力的主要手段。主要从三个方面着手:精心选择实践项目,合理设置实践思考,增加实践预习环节。

首先,精心选择实践项目,对实践内容合理调整。例如:减少复杂模型机的实践项目,加重基本模型机的实践项目,虽然总体上降低了难度,但是通过巧妙设计实验内容,加重实践设计能力,提高学生动手能力的培养,引导学生在实验中创新能力的培养。

其次,在实验中合理设置实践思考,要求学生在实验过程中对实践思考点做出回答。通过回答这些思考点,培养学生独立思考能力和创新能力,拓展学生的知识面。带着问题做实验并且鼓励学生自己发现问题,能够调动学生的积极性,激发他们的学习兴趣,让他们自己学会解决问题。

再次,增加实验预习环节,在预习环节中设置一些与实验内容相关的基础问题。这些问题的设置,能加深他们对实验内容的理解。在实验过程中,既加深了感性认识,又理解了抽象的概念,对理论教学也起到了一定的促进作用。

二、多样化的教学方式,提高教学效果

1.充分利用类比方法,培养学生理解能力。

类比法是以相似比较为基础的一种科学研究方法,是利用两种事物之间某种相似关系而进行的推理。运用类比的方法,能将抽象、难以理解的模型的某个特性的理解转换为对比较具体、形象的容易理解的模型的对应特性的理解,可以使学生加强对内容的理解,也是培养学生学习方法的一种重要手段。通过类比方法可以发现它们的共性和异性,这会使学生更好地加深对教学内容的理解和掌握。

讲授CPU章节过程中,为了帮助学生建立数据通路的概念,可借助于城市自来水管网模型,它们之间有很多共性:水流通路和数据通路之间有很多类似的地方。

讲解轮询和中断两种程序控制方式时,借助于教师依次收作业和科代表收齐作业的事例来帮助学生理解这两种方式的特点。

2.适当介绍本学科新技术,拓展学生的知识面。

因为计算机发展迅速,课本知识更新速度不快,所以有必要在课堂上补充新技术。例如:组织学生讨论如何购买计算机,需要考虑哪些因素,在他们讨论中适当引导,将硬件新技术融入到讨论中。然后,布置学生查找计算机硬件发展状况的文章。通过这次作业,学生查找文献的能力提高了,对计算机硬件的兴趣提高了,对当前新技术也有所了解了。

讲解校验码时,引入ECC(Error Checking and Correcting,错误检查和纠正)内存新技术的应用。讲到CISC(complex instruction set computer,复杂指令集计算机)和RISC(reduced instruction set computer,精简指令集计算机)指令风格时,注意介绍两个技术的最新应用,指出技术发展是交替发展的。

3.采用多媒体技术,激发学生的兴趣。

多媒体教学方式能够使教学形象化、生动化。《计算机组成原理》课程的教学内容具有较强的抽象性和技术性,相当一部分内容是用传统教学手段无法直观、形象地描述的。例如:计算机内部组成的工作过程和原理,这些内容难以通过课堂讲授完全让学生理解和掌握。所以,在教学准备过程中应精心制作多媒体动画,从而更好地提高教学效果。在指令执行的过程这一教学环节中,可以利用Flash动画形式让学生更清楚地看到读取指令、分析指令到执行指令的各种信息流的流动过程。

讲解IEEE754单精度浮点数标准时,课堂上利用多媒体演示在Visual C++环境下单精度浮点数在计算机中的表现形式,如:float num=,查看反汇编结果。从而让学生切身感受到IEEE754的应用。

讲解海明校验码的编码规则和校验时,先通过讲解一个8位二进制海明校验码的C语言实现的程序,然后让学生编制出一个7位二进制海明校验程序,不光将前后学过的知识融会贯通,又加深了对海明校验码这个知识点的理解。

多媒体手段可以运用精确、逼真、动态的图像、视频、声音等多种媒体全方位调动学生的积极性,激发学生的学习兴趣,强化学习效果。

4.借助网络技术,提高学生自学能力。

现代的社会是信息化社会,网络无所不在,已经融入到社会的各个方面。采用网络技术,组织教学自学延伸了教学活动。由于网络中有丰富的教学资源,在教学过程中,积极推荐学生课后上国家级精品课程网站,开展课后学习。在自学的过程中,学生的困惑可以通过电子邮件、QQ等形式与教师进行有效的交流。通过网络途径,不仅丰富了教学内容,而且弥补了教学的不足,提高了学生的自学能力。

三、多层次的实验内容设置,注重学生动手能力的培养

在实验进度安排上采用循序渐进的学习方式,形成三个层次的实验内容。将实验内容分为验证性实验、综合性实验、设计性实验,形成从部分到整体、从接受知识型到综合能力型逐级提高的实验内容。

1.验证性实验

验证性实验主要学习基本实验仪器的使用,掌握基本的实验方法和技术,了解实验机系统结构的组成。通过设计一系列小实验的验证和应用,要求学生掌握实验系统单元模块的内部结构及相关电子芯片的基本逻辑,理解单元模块的工作原理及该单元模块在整机系统中的应用。

2.综合性实验

综合性实验让学生建立整机思想,在掌握单元模块工作原理的基础上,掌握计算机整机系统地协调运行。为了达到这一教学目的,我们在教学内容中安排一定量的综合设计实验,要求学生通过一系列此类实验,掌握整机运行模式,让学生通过实践,建立牢固的整机思想,进一步深刻理论知识。

3.设计性实验

设计性实验是原理应用能力的培养阶段。通过这一阶段的系列实验,要求学生能利用在第二阶段建立的整机思想,对指导教师提出的课题任务,提出解决方案,陈述原理的应用,自主设计实验所用的单元模块以及实验步骤,进而通过实践得出实验结论。学生在这一阶段,通过自主实验的设计,从成功与失败交替中受到训练,得到整体素质提高。比如:指令系统的设计,要求学生根据设计中对计算机功能和组成的要求来完成对指令系统的设计。

总结

本文主要从教学大纲的制订、多种教学方式的融合、多层次实验内容设置三个方面进行了计算机组成原理教学与实践一些初步尝试。在教学过程中,应从培养学生的学习兴趣入手,加强学生学习动机的培养,以学生为中心,发挥教师和学生的积极性,提高计算机组成原理的教学质量,努力培养应用型、创新型人才。同时,我们也清楚认识到教学改革是一个逐步深化的长期过程,广大学生和教师自身的素质有待发展和提高。

参考文献:

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[2]刘芳,戴葵,刘芸,王志英.“计算机组成原理”中设计性环节的教学探讨[J].计算机教育,2007,(4).

[3]柴志雷.《计算机组成与体系结构》教学初探[J].考试周刊,2007,(2).

[4]徐爱萍,刘建英,吴松梅.计算机组成原理课程教学改革研究[J].高等建筑教育,2004,(3).

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计算机组成原理论文篇一

《计算机组成原理课程综述》

摘要:计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程,以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、操作系统等专业课的学习基础。课程任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计 方法 及将各部件接连成整机的方法,建立CPU级和硬件系统级的整机概念,培养学生对计算机硬件系统的分析、开发与设计能力。同时该课程也是学好计算机硬件系列课程的重要基础。所以,我们需要了解计算机的基本概念、计算机硬件系统以及软件系统的组成及其基本功能。学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理,掌握有关软件、硬件的基本知识,尤其是各基本组成部件有机连接构成整机的方法。

关键词:计算机系统;硬件结构;软件结构;控制单元

一、计算机组成原理课程综述

顾名思义,计算机组成原理就是介绍计算机的组成,冯-诺依曼计算机由五大部件组成,分别是运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。现今绝大部门都是此类型计算机。通过对这么课的学习对计算机的组成有个整体的概念。计算机组成原理从内容上看一、虽然计算机的五大部件自成体系,较为独立,但是从整体来看,还是具有明显的整体性;二、某些设计思想可应用于不同的部件,具有相通性,例如并行性思想。

二、课程主要内容和基本原理

(一)计算机系统

计算机系统是由“硬件”和“软件”两大部分组成。所谓硬件是指计算机的实体部分,它由看得见摸的着的各种电子元器件,各类光、电、机设备的实物组成,如主机、外部设备等。所谓软件,它看不见摸不着,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。通常把这些程序寄寓于各类媒体(如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘、甚至纸袋),他们通常存放在计算机的主存或辅存内。

(二)系统总线

计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种,一种是各部件之间使用单独的连线,称为分散连接;另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上,称为总线连接。

总线是连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质。当多个部件相连时,如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息,势必导致信号冲突,传输无效。因此,在某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信息,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。

总线分为片内总线、系统总线和通信总线。片内总线是指芯片内部的总线;系统总线又可分为三类:数据总线、地址总线和控制总线。

总线的周期可分为四个阶段:申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段、结束阶段。

总线与计算机所有的器件数据传输都离不开关系,是计算机工作的基础。

(三)存储器

存储器按存储介质分类:半导体存储器、磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器。按存取方式分类:随机存储器RAM、只读存储器ROM、串行访问存储器。按在计算机中的作用分类:主存储器、辅助存储器。按在计算机系统中的作用分类:主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器Cache、控制存储器。其中静态RAM是用触发器工作原理存储信息,因此即使信息读出后,他仍然保持其原状,不需要再生,但是电源掉电时,原存储信息丢失。动态RAM是靠电容存储电荷的原理来寄存信息。但是电容上的电荷只能维持1~2ms,因此即使电源不掉电,信息也会因此自动消失,为此,必须在2ms内对其所有存储单元恢复一次原状态,这个过程称为再生或刷新。

由于单个存储芯片的容量总是有限的,很难满足实际的需要,因此要进行位扩展和字扩展。存储芯片的容量不同,其地址线也不同,通常将CPU地址线的低位与存储芯片的低址线相连。

同样,CPU的数据线数与存储芯片的数据线也不一定相等。此时,必须对存储芯片扩位,使其位数与CPU的数据线相等。

高速缓冲存储器cache主要解决主存与CPU速度不匹配的问题。主存与cache地址映射关系有:直接相联映射、全相联映射、组相联映射。

(四)输入输出系统

I/O设备与主机的联系方式:统一编址和不统一编址。统一编址就是将I/O地址看做是存储器地址的一部分。不统一编址是指I/O地址和存储器地址是分开的,所有对I/O设备的访问必须有专用的I/O指令。传送方式有串行传送和并行传送。I/O设备与主机信息传送的控制方式有三种:程序查询方式(主机与设备是串行工作的),程序中断方式(程序与主机是并行工作的)和DMA方式(主机与设备是并行工作的)。DMA方式工作:1、中断 cpu 访存,2、挪用周期,3、与CPU交互访存。输出设备有打印机, 显示器 等。

(五)计算方法

计算机的运行需要有运算的参与,参与运算的数有无符号类和有符号类。掌握二进制原码和补码的加减乘除运算。

(六)指令系统

指令由操作码和地址码两部分组成,操作码用来指明该指令所要完成的操作,例如加减,传送,移位,转移等;其位数反映了操作的种类也即机器允许的指令条数。地址码用来指出该指令的源操作数的地址(一个或两个)、结果的地址以及下一条指令的地址。指令寻址分为顺序寻址和跳跃寻址两种。其寻址方式分为10种,分别是:立即寻址,直接寻址,隐含寻址,间接寻址,寄存器寻址,寄存器间接寻址,基址寻址,变址寻址,相对寻址,堆栈寻址。指令格式有零地址,一地址,二地址,三地址等。需能分析指令格式所含的意义。

(七)CPU的结构与功能

CPU实质包括运算器和控制器两大部分,基本功能是取指令,分析指令,执行指令。CPU的寄存器有用户可见寄存器:通用寄存器,数据寄存器,地址寄存器,条件码寄存器。控制和状态寄存器:存储器地址寄存器,存储器数据寄存器,程序寄存器,指令寄存器。指令流水处理减少了运行时间,提高机器效率。中断系统在前面章节介绍过,此处在简单补充一些,引起中断的有很多种因素:人为设置的中断,程序性事故,硬件故障,I/O设备,外部事件。中断判优可用硬件实现,也可用软件实现。中断服务程序入口地址的寻找方法:硬件向量方法和软件查询法。中断响应的过程:响应中断的条件,响应中断的时间,中断隐指令和关中断。其中中断隐指令就是机器指令系统中没有的指令,他是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令。在中断响应之前需要对现场进行保护,中断结束之后需要对现场进行恢复。中断屏蔽技术主要用于多级中断,屏蔽技术可以改变优先级。

(八)控制单元的功能

控制单元具有发出各种微操作(即控制信号)序列的功能。取指周期可以归纳为以下几个操作,>>(MAR)->>(IR)->CU6(PC)+1->PC。间址周期:(IR)->>(MAR)->>AD(IR).执行周期中不同执行周期的微操作是不同的:1、非访存类指令2、访存指令3、转移类指令。非访存类指令:1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算数右移一位指令SHRL(ACC)->R(ACC),ACC0->ACC0;4、循环左移一位指令CSLR(ACC)->L(ACC)ACCo->ACCn;5、停机指令0->G。访存指令:这类指令在执行阶段都需要访存存储器。

1、加法指令ADDX。

2、存数指令STAX(3)取值指令LDAX。转移类指令:

(1)无条件转移指令JMPX。

(2)条件转移指令BANX。在执行周期结束时刻,cpu要查询是否有请求中断的事件发生,如果有则进入中断周期。在中断周期,由中断隐指令自动完成保护断点、寻找中断服务程序入口地址以及硬件关中断的操作。控制信号的外特性:a.输入信号:时钟,指令寄存器,标志,来自系统总线的控制信号。b.输出信号:CPU内的控制信号,送至系统总线的信号。

常见的控制方式有同步控制,异步控制,联合控制和人工控制。

(九)控制单元的设计

组合逻辑的设计又称硬布线控制器,由门电路和触发器构成的复杂树形网络形成的逻辑电路。安排微操作节拍时注意以下三点:1、有些微操作的次序是不容改变的,故安排微操作的节拍时必须注意微操作的先后顺序。2、凡是控制对象不同的微操作,若能在一个节拍内执行,应尽可能安排在同一个节拍内,以节省时间。3、如果有些微操作所占的时间不长,应该将它们安排在一个节拍内完成,并且允许这些微操作有先后次序。微程序的设计:采用微程序设计方法设计控制单元的过程就是编写每一条机器指令的微程序,他是按执行每一条机器指令所需要的微操作命令的先后顺序而编写的,因此,一条机器指令对应一个微程序。微指令的基本格式共分为两个字段,一个为操作控制字段,该字段发出各种控制信号;另一个为顺序控制字段,它可以指出下条微指令的地址(简称下地址),以控制微指令序列的执行顺序。工作原理:取指阶段:取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取下一条微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址。执行阶段:取数指令微程序首地址的形成---取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取微命令.........循环。微指令的编码方式:直接编码方式,字段直接编码方式,字段间接编码方式,混合编码。后序微指令地址的形成方式:断定方式,根据机器指令的操作码形成,增量计数器法,分支转移,通过测试网络形成,由硬件产生微程序入口地址。微指令格式:水平型微指令,垂直型微指令。

三、实际应用

自ENIAC问世后将近30余年的时间里,计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵设备。在20世纪70年代中后期,大规模集成工艺日趋成熟,微芯片上集成的晶体管数一直按每3年翻两番的Moore定律增长,微处理器的性能也按此几何级数提高,而价格也以同样的几何级数下降,以至于以前需花数百万美元的机器(如80MFLOPS的CRAY)变得价值仅为数千美元(而此类机器的性能可达200MFLOPS),至于对性能不高的微处理器芯片而言,仅花数美元就可购到。正因为如此,才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域,乃至走进普通百姓的家中,也使得计算机的应用范围从科学计算,数据处理等传统领域扩展到办公自动化,多媒体,电子商务,虚拟工厂,远程 教育 等,遍及社会,政治,经济,军事,科技以及个人 文化 生活和家庭生活的各个角落。

四、 心得体会

计算机科学与技术的发展日新月异,但是都离不开计算机组成原理,这门课不要死记硬背,重在理解,工科类的学习不是死记硬背就会的,还是要理解记忆才会牢靠。在做完这次课程论文后,让我再次加深了对计算机的组成原理的理解,对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展,都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动,每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能,到现在的复杂操作,都是一点一滴发展起来的。

五、结语

通过对计算机组成原理这门课程的学习,使我对计算机软件和硬件技术有了一个更深入的了解,包括各种计算机的基本原理以及计算机的艰难发展历程,这门课程注重理论知识,理论知识是一切技术的最基本,也是我们必须要掌握好的。在这次课程综述论文过程中,我到图书馆查阅资料,上网查资料,让我深刻认识到计算机组成原理的重要性,也了解了许多书上没有的知识,受益匪浅。

六、参考文献

1、唐朔飞《计算机组成原理》高等教育出版社第2版

计算机组成原理论文篇二

《计算机组成原理的探讨》

摘要:计算机组成原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识。显而易见《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。本课程侧重于讲授计算机基本部件的构造和组织方式、基本运算的操作原理以及部件和单元的设计思想等。但计算机硬件技术的发展十分迅速,各类新器件、新概念和新内容不断涌现,这就要求我们要与时俱进,自主学习新知识。计算机是一门应用广泛、使用面积广、技术含量高的一门学科和技术,生活中的任何一个角落都离不开计算机的应用,生活中的无处不在需要我们了解和清楚计算机的相关知识。本文从《计算机组成原理》基础课程的各个方面对计算机组成原理做了详细的解释。

关键字:构造组织方式;基本运算;操作原理;设计思想

(一)、计算机组成原理课程综述

随着计算机和通信技术的蓬勃发展,中国开始进入信息化时代,计算机及技术的应用更加广泛深入,计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出,未来10~15年是我国信息技术发展的窗口期、关键期。

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联系和作用,最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成,并为后续课程的学习奠定基础。因此掌握计算机的组成原理就显得尤为重要,这就要求课程的编写要深入浅出、通俗易懂。本课程在体系结构上改变了自底向上的编写习惯,采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法。这样便更容易形成计算机的整体观念。

该课程总共分为四篇十章,第一篇(第1、2章)主要介绍计算机系统的基本组成、应用与发展。第二篇(第3、4、5章)详细介绍了出CPU外的存储器、输入输出系统以及连接CPU、存储器和I/O之间的通信总线。第三篇(第6、7、8、章)详细介绍了CPU(除控制单元外)的特性、结构和功能,包括计算机的基本运算、指令系统和中断系统等。第四篇(9、10章)专门介绍控制单元的功能,以及采用组合逻辑和微程序方法设计控制单元的设计思想和实现 措施 。

(二)、课程主要内容和基本原理

《计算机组成原理》是“高等学校计算机基础及应用教材”中的一本硬件基础教材,系统地介绍了计算机单处理机系统的组成及其工作原理。

主要内容包括:计算机系统概论,运算方法和运算器,存储系统,指令系统,中央处理器,总线及其互联机构,输入/输出系统。它是一门理论性强,而又与实际结合密切的课程,其特点是内容覆盖面广,基本概念多,并且比较抽象,特别是难以建立计算机的整机概念。本书以冯·诺依曼计算机结构为主线,讲授单处理机系统各大部件的组成、工作原理以及将各大部件连接成整机的工作原理。从教学上,本课程是先导课程和后续课程之间承上启下的主干课程,是必须掌握的重要知识结构。

(三)实际应用:科学计算和数据处理

科学计算一直是计算机的重要应用领域之一。其特点是计算量大和数值变化范围大。在天文学、量子化学、空气动力学和核物理学等领域都要依靠计算机进行复杂的运算。例如,人们生活难以摆脱的天气预报,要知道第二天的气候变化,采用1MIPS的计算机顷刻间便可获得。倘若要预报一个月乃至一年的气候变化,是各地提前做好防汛、防旱等工作,则100MIPS或更高的计算机才能满足。现代的航空、航天技术,如超音速飞行器的设计、人造卫星和运载火箭轨道的计算,也都离不开高速运算的计算机。

此外,计算机在 其它 学科和工程设计方面,诸如数学、力学、晶体结构分析、石油勘探、桥梁设计、建筑、土 木工 程设计等领域内,都得到了广泛的应用。

数据处理也是计算机的重要应用领域之一。早在20世纪五六十年代,人们就把大批复杂的事务数据交给了计算机处理,如政府机关公文、报表和档案。大银行、大公司、大企业的财务、人事、物料,包括市场预测、情报检索、经营决策、生产管理等大量的数据信息,都有计算机收集、存储、整理、检索、统计、修改、增删等,并由此获得某种决策数据或趋势,供各级决策指挥者参考。

(四)心得体会

这学期我们学习了计算机组成原理这门课,通过对这门课程的学习,让我对计算机的基本结构,单处理机的系统的组成与工作原理有了更加深入的了解和体会。下面我就对这学期的学习做个 总结 ,讲讲有关学习计算机组成原理的心得。

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业一门核心专业基础课,在专业课程内起着承上启下的作用。这门课程是要求我们通过学习计算机的基本概念、基本结构,对组成计算机的各个部件的功能和工作过程、以及部件间的连接有较全面、较系统的认识,形成较完整的计算机组成与工作原理模型。

计算机组成原理第一章——计算机系统的概论。计算机是由硬件和软件组成的,计算机的硬件包括运算器,存储器,控制器,适配器,输入输出设备的本质所在。计算机系统是一个有硬件和软件组成的多层次结构,它通常由微程序级,一般机器级,操作系统级,汇编语言级,高级语言级组成,每一级都能进行程序设计,且得到下面各级的支持。

计算机组成原理第二章——计算机的发展与应用;简要介绍了计算机的发展史以及它的应用领域。计算机的应用领域很广泛,应用于科学计算和数据处理;工业控制和实时控制;办公自动化和管理信息系统等等。

计算机组成原理第三章——总线系统。计算机总线的功能与组成,总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念的基本功能都需要有深入的了解。

计算机组成原理第四章——存储系统。应重点掌握随机读写存储器的字位扩张情况,主存储器的组成与设计,cache存储器的运行原理以及虚拟存储器的概念与实现。

计算机组成原理第五章——输入/输出系统以及外围设备。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;以及磁盘设备的组成与运行原理,磁盘阵列技术。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。

计算机组成原理第六章——运算方法和相关的运算器。尽管有些计算比较麻烦,可这些是学习的基础。以及相关的指令系统和处理器的工作原理。使我们在概论的基础上对计算机组成原理有了更深一步的了解。

计算机组成原理第七章——指令系统。控制单元必须要发出相应的指令,机器才能完成相应的操作。本章介绍了指令的一般格式和寻址方式,不同的寻址方式操作数的有效地址计算也是不同的。

计算机组成原理第八章,是重点的重点——中央处理器。重点掌握到内容很多:CPU的功能与基本组成,微程序控制器的相关与微程序设计技术。

计算机组成原理第九章——控制单元的功能。指令周期分为4个阶段,即取指周期、间址周期、执行周期和中断周期。控制单元会为完成不同指令所发出的各种操作命令。

计算机组成原理第十章——控制单元的设计。有两种设计方法:组合逻辑设计和微程序设计。

通过本课程让我了解到,本课程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。基本要求是使学生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。当我第一次接触这门课程时有些枯燥、乏味,学起来很吃力,但我还是决心努力学好这门课程。因为它不仅是专业课,而且以后也是 考研 科目,而且它的具有重要的承上启下的作用,如果学不好,那在以后专业课的学习中就会遇到更多的难点和困惑,很容易形成破罐子破摔的情形。

现在一个学期就快要过去了,基本的课程也已结束。由于老师细致全面的讲授和我自己课下的反复学习,这门课已经在我心里形成了一个大概的理解和知识体系,有种“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的感觉。

结语

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。计算机组成原理是计算机专业的基础课。

通过对计算机组成原理知识的整理和实际应用,我深刻了解到掌握计算机组成原理的重要姓,了解到了计算机组成原理学基础在生活、工作等生活各个方面的重要姓和不可缺少姓。另一方面,通过学习也认识到了计算机组成原理学在一些微小方面一些不足和亟待于解决的问题或者小缺陷,这是我通过整理计算机组成原理而获得的极大收获。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。

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。

(六)参考文献

[1]唐朔飞.计算机组成原理[M].北京:高等教育出版社,2000.

[2]唐朔飞.计算机组成原理:学习指导与习题解答[M].北京:高等教育出版社,2005.

[3]孙德文,等.微型计算机技术[M].修订版.北京:高等教育出版社,2006.

[4]张晨曦,等.计算机体系结构[M].2版.北京:高等教育出版社,2006.

[5]白中文,等.计算机组成原理[M].3版.北京:高等教育出版社,2002.

[6][M].,2005

计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心课程,也是全国计算机专业硕士研究生入学试必考的科目之一,它在整个计算机专业课程体系中具有承上启下的作用。下面是我给大家推荐的,希望大家喜欢!

《计算机组成原理实验教学改革探讨》

摘 要:本文首先分析了当前计算机组成原理实验教学现状及存在的问题,实验教学在计算机组成原理教学环节的重要作用,然后提出了计算机组成原理实验教学的改革思路,最后进行了总结。

关键词:实验教学 计算机组成原理 实验安排 实验教改

Abstract:This paper *** yzes the important role of the current puter position principle experiment teaching situation and existing problems,experimental teaching in teaching puter organization,and then propose a puter position principle experiment teaching reform ideas,and finally summarized.

Key words:experimental teaching;puter organization;experimental arrangement;experiment Reform

本文主要阐述了计算机组成原理实验教学的改革思路。以全面提高教学质量为宗旨,以创新设计模式为主要指导思想,将硬体描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中,逐步更新传统硬体实验中的陈旧内容、模式及其实验平台,将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合,对课程的内容有很好的对应性。从而提高了学生学习的兴趣,提升了学生的就业竞争力。

1 计算机组成原理实验教学的现状及存在问题分析

计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心课程,也是全国计算机专业硕士研究生入学试必考的科目之一,它在整个计算机专业课程体系中具有承上启下的作用[1]。计算机组成原理实验是“计算机组成原理”课程的配套实验,属于涉及计算机内部工作机制的硬体类实验。在计算机技术飞速发展的今天,硬体的理论知识只有通过实验环节才能加深理解,实验能使学生掌握计算机硬体设计、制造、除错和执行维护等多方面的技能,训练学生动手能力,培养创新能力及认真、严谨的科研作风。

《计算机组成原理》实验教学重点是组成计算机的基本部件,包括储存器、运算器、控制器、输入输出系统和连线它们之间的系统汇流排的构成、组织方式和工作原理;该课程的难点是如何掌握以控制流和资料流为主线,将计算机的各大部件联络起来,建立整机概念。所以,该门课的实验教学方法起到了至关重要的作用[3]。传统的实验教学方法是:首先教师讲解实验,学生再按照指导书的实验步骤,利用现成实验箱按部就班地进行验证实验,最后教师检查实验资料记录。这种教学方式使学生不求甚解,根本无法直观、形象地描述计算机内部组成的工作过程和原理。

2 计算机组成原理实验教学改革的思路

针对目前计算机组成原理实验教学中存在的普遍问题,作者根据在教学中曾进行过的有效尝试提出了一些改革思路。

我院所用的计算机组成原理实验器材是复旦大学研制的FD-CES多功能计算机实验系统,主要包括运算器、控制器、储存器、汇流排四个部件实验和一个整机实验。以前做实验基本上都属于验证型实验,实验课时,教师先讲一下实验原理,然后学生就按照厂家配备的实验板和实验步骤进行连线和操作,很多学生只是机械的按实验步骤连线和操作,根本不明白每步操作代表什么含义,有什么作用。为了提高学生独立思考和解决问题的能力,我们将运算器、储存器和汇流排实验由原来的验证型实验改成设计型实验。在实验前一周,教师首先在课堂上对实验原理进行讲解,然后再把实验电路板的线路图影印给学生,让学生事先对整个电路详图有一定的了解,实验时,教师再结合实验板和线路图讲清实验板上各个晶片和讯号的作用,最后由教师引导学生自行设计实验步骤并完成实验内容。在实验教学中我们引入了一种新的实践教学方法,发挥现代化的计算机,结合计算机图形技术、网路技术、多媒体技术进行计算机辅助实践教学。这种教学方法将计算机中比较抽象的工作原理和工作过程以动画的形式演示出来,让学生能清楚地了解资料流动的过程和最终结果,更好地掌握整机的概念。采用这种教学方式更直观、更形象、更具有吸引力。这样能够进一步发挥学生的能动性、提高学习兴趣。

3 实验教学内容的设计安排

实验教学的安排按照由浅入深,循序渐进的方式进行,合理选择实验内容,尽量避免过多过杂。内容选择注意举一反三,即以启发思维为主,对设计型、综合型实验只要能完成预定实验目标即可,不苛求实验过程与步骤的统一。实验教师在实验中主要起到引导的作用,实验前的讲解以重点、难点和注意事项为主,而不需要面面俱到。可以先提出一些问题,让学生带着问题去做、去观察、去思考。实验中,则应以学生为主体,让每个同学通过操作行为感受计算机的物理过程。鼓励学生自己修改实验,有时学生对自己设计的实验内容没有把握,一旦经过操作实践后就清楚了。他在实验一起上修改实验步骤,观察修改后的结果,实际上就是了解改动部分在整个操作过程中所起的作用,这种作用的认识和理解不是通过说教得来的,而是切身经历的、看到的,学生对它的理解、记忆就要深刻的多。

具体实验具体的实验内容应覆盖计算机组成原理课程教学中的各重要方面:计算器,储存器,时序部件,汇流排和整机实验。型别分为选作和必做。每个实验分属验证型、设计型或综合型。根据以上思考,我们在实验内容的选择、实验步骤的设计和实验文件的组织等诸方面都做了精心的考虑和安排,尝试为“计算机组成原理”课程编写了《计算机组成原理实验指导书》。现列举几个必做实验内容如下。

实验一:运算器部件实验

***1***实验型别。

设计型实验。

***2***实验目的。

①掌握4位函式发生器74181,先行进位发生器74182,以及多功能8位移位暂存器74198的工作原理和使用方法。

②掌握16位串/并运算器的工作原理及设计方法。

***3***实验要求。

①用四片4位并行算术逻辑运算单元74181、一片先行进位发生电路74182、两片74198及两片74377等,组装一个组间进位并行/序列可变的16位运算器***每组四位***。

②验证积体电路74181、74198的功能。

③分别测试16位运算器组间序列进位和并行进位情况下的最大进位延迟时间。

实验二:储存部件实验

***1***实验型别。

设计型实验***给定实验方案,自行设计硬体连线和实验步骤***。

***2***实验目的。

①掌握半导体静态RAM6116的特性和使用方法。

②掌握多片储存器的扩充套件技术和片选技术。

***3***实验要求。

①用两片6116***2K×8***构成一个4K×8bit 的RAM。

②测量6116的读/写时间。

实验三:时序电路部件实验

***1***实验型别。

验证型实验。

***2***实验目的。

①增强对计算机时序系统的认识。

②掌握使用中小规模积体电路研制计算机时序电路的方法。

***3***实验要求。

验证一个性能如下的计算机时序电路如下。

①能产生四个机器周期状态:M0,M1,M2,M3。

②每个机器周期状态均含有四个节拍电位:T0,T1,T2,T3。

③每个节拍电位中含有三个完整的时钟脉冲:CP1,CP2,Φ。

实验四:汇流排传输实验

***1***实验型别。

设计型实验。

***2***实验目的。

①通过一个简单的8位汇流排传输线路了解汇流排传输控制技术。

②熟悉几种常用的三态输出期间的效能和使用方法。

***3***实验要求。

给定实验部件,试设计连线和试验步骤,构成一个8位单汇流排系统,利用它完成储存器和暂存器的读写,并通过汇流排实现记忆体和储存器之间的资料交换。

实验五:整机实验

***1***实验型别。

综合型实验。

***2***实验目的。

①了解多累加器计算机的特点;

②了解几种定址方式的控制过程;

③掌握微程式控制的计算机的设计方法,加深了解微程式的特点;

④通过设计和除错了解计算机如何执行指令,如何控制I/O装置工作。

***3***实验要求。

对实验仪资源进行剪裁,自行研制一台实验计算机。要求实验计算机具有以下特点。

①有外部装置。

②运算器采用单累加器结构***KA、KB、KC、KR分别置于左、右、右、左***。

③运算元采用直接地址方式。

④外设和主存统一编址,当a10=0,访问主存;a10=1,访问外设。

⑤自编微指令格式和微程式。

⑥自编除错程式及应用程式。

4 结语

改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合,对课程的内容有很好的对应性,具有鲜明的特点和极强的针对性,使学生不仅能亲手触控到如今高速发展的现代计算机主流应用的开发技术,还能提高学生学习的兴趣,提升学生的就业竞争力。

总之,以全面提高教学质量为宗旨,以创新设计模式为主要指导思想,将硬体描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中,逐步更新传统硬体实验中的陈旧内容、模式及其实验平台,将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。

参考文献

[1] 王青峡,许文林,任蜀焱.连铸连轧课程教学改革探讨与实践[J].重庆科技学院学报:社会科学版,2012***5***:185-186.

[2] 于湛麟.Multisim在计算机组成原理实验中的应用[J].电子设计工程,2012***15***:15-17.

[3] 白明,张健.基于GEF的计算机组成原理实验模拟[J].实验技术与管理,2010***9***:81-84.

[4] 陈辉,周自立.基于QuartusⅡ的ALU的实现[J].实验科学与技术,2012***4***:67-70.

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计算机论文文献综述

文献综述反映当前某一领域中某分支学科或重要专题的历史现状、最新进展、学术见解和建议,它往往能反映出有关问题的新动态、新趋势、新水平、新原理和新技术等等。文献综述是针对某一研究领域分析和描述前人已经做了哪些工作,进展到何程度,要求对国内外相关研究的动态、前沿性问题做出较详细的综述,并提供参考文献。作者一般不在其中发表个人见解和建议,也不做任何评论,只是客观概括地反映事实。 一、何谓文献综述? 文献综述是对某一学科、专业或专题的大量文献进行整理筛选、分析研究和综合提炼而成的一种学术论文,是高度浓缩的文献产品。根据其涉及的内容范围不同,综述可分为综合性综述和专题性综述两种类型。所谓综合性综述是以一个学科或专业为对象,而专题性综述则是以一个论题为对象的。学生毕业论文主要为专题性综述。 二、要求同学们学写综述的意义 1. 通过搜集文献资料过程,可进一步熟悉文献的查找方法和资料的积累方法,在查找的过程中同时也扩大了知识面; 2.查找文献资料、写文献综述是科研选题的第一步,因此学习文献综述的撰写也是为今后科研活动打基础的过程; 3.通过综述的写作过程,能提高归纳、分析、综合能力,有利于独立工作能力和科研能力的提高。 三、文献资料的搜集 文献资料的搜集途径: 1.利用有关的检索工具(包括目录、文摘和索引等)搜集文献资料。 2.利用国际联机检索系统搜集文献资料。 3.利用原始文献(包括专业期刊、科技报告、专利文献、学位论文、会议文献、专著和标准等)搜集文献资料。 4.利用三次文献(包括综述、述评、百科全书、年鉴和手册等)搜集文献资料。 5.通过Interent网和光盘数据库搜集文献资料。 四、撰写文献综述时应注意以下问题 1. 搜集文献应尽量全。掌握全面、大量的文献资料是写好综述的前提,否则,随便搜集一点资料就动手撰写是不可能写出好多综述的,甚至写出的文章根本不成为综述。 2. 注意引用文献的代表性、可靠性和科学性。在搜集到的文献中可能出现观点雷同,有的文献在可靠性及科学性方面存在着差异,因此在引用文献时应注意选用代表性、可靠性和科学性较好的文献。 3. 要围绕主题对文献的各种观点作比较分析,不要教科书式地将有关的理论和学派观点简要地汇总陈述一遍。 4. 文献综述在逻辑上要合理,即做到由远而近先引用关系较远的文献,最后才是关联最密切的文献。 5. 评述(特别是批评前人不足时)要引用原作者的原文(防止对原作者论点的误解),不要贬低别人抬高自己,不能从二手材料来判定原作者的“错误”。 6. 文献综述结果要说清前人工作的不足,衬托出作进一步研究的必要性和理论价值。 7. 采用了文献中的观点和内容应注明来源,模型、图表、数据应注明出处,不要含糊不清。 8. 文献综述最后要有简要总结,表明前人为该领域研究打下的工作基础。 9. 所有提到的参考文献都应和所研究问题直接相关。 10. 文献综述所用的文献,应主要选自学术期刊或学术会议 11. 所引用的文献应是亲自读过的原著全文,不可只根据摘要即加以引用,更不能引用由文献引用的内容而并末见到被引用的原文,因为这往往是造成误解或曲解原意的重要原因,有时可给综述的科学价值造成不可弥补的损失。 五、文献综述的结构 文献综述主体部分的格式一般由前言、主题、结语三大部分组成,看起来和科技论文相似,但论述的重点不同。 这里是一篇文献综述正文部分的写作框架: 1.前言或简介(问题的提出,背景,动机等等); 2.参考文献的来源及其主要的观点或学术流派、技术路线介绍; 3.各种观点的评价或各个学术流派、技术路线的发展趋势; 4.结语:值得关注的若干问题、目前该领域尚需探索的重大空白等等。 毕业论文的文献综述主要是为自己写作毕业论文提供文献方面的帮助和指导的,所以,只要把自己所作题目的相关文献找准、找全(这是编写参考文献题录阶段必须做好的工作),然后对这些文献中的观点、方法、原理、材料等等进行归纳和总结,形成文字就可以了,完全没有必要像做毕业论文那样,把自己的发明和创新全写上去,更不要象写教科书那样,从古到今面面俱到。总之,一篇好的文献综述,应有较完整的文献资料,有评论分析,并能准确地反映主题内容。 六、论文后参考文献表排写格式 每一参考文献条目的最后均以“。”结束。参考文献按在正文中出现的先后次序列表于文后,表上以“参考文献”居中排作为标识;参考文献的序号左顶格,并用数字加方括号表示,如[1],[2],…,以与正文中的指示序号格式一致。

经过理解、整理、融会贯通,综合分析和评价。文献综述是研究者在其提前阅读过某一主题的文献后,经过理解、整理、融会贯通,综合分析和评价而组成的一种不同于研究论文的文体。计算机俗称电脑,是现代一种用于高速计算的电子计算机。

1946年2月,第一台电子计算机ENIAC在美国加州问世,ENIAC用了18000个电子管和86000个其它电子元件,有两个教室那么大,运算速度却只有每秒300次各种运算或5000次加法,耗资100万美元以上。尽管ENIAC有许多不足之处,但它毕竟是计算机的始祖,揭开了计算机时代的序幕。 计算机的发展到目前为止共经历了四个时代,从1946年到1959年这段时期我们称之为“电子管计算机时代”。第一代计算机的内部元件使用的是电子管。由于一部计算机需要几千个电子管,每个电子管都会散发大量的热量,因此,如何散热是一个令人头痛的问题。电子管的寿命最长只有3000小时,计算机运行时常常发生由于电子管被烧坏而使计算机死机的现象。第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。 从1960年到1964年,由于在计算机中采用了比电子管更先进的晶体管,所以我们将这段时期称为“晶体管计算机时代”。晶体管比电子管小得多,不需要暖机时间,消耗能量较少,处理更迅速、更可靠。第二代计算机的程序语言从机器语言发展到汇编语言。接着,高级语言FORTRAN语言和cOBOL语言相继开发出来并被广泛使用。这时,开始使用磁盘和磁带作为辅助存储器。第二代计算机的体积和价格都下降了,使用的人也多起来了,计算机工业迅速发展。第二代计算机主要用于商业、大学教学和政府机关。 从1965年到1970年,集成电路被应用到计算机中来,因此这段时期被称为“中小规模集成电路计算机时代”。集成电路(Integrated Circuit,简称r)是做在晶片上的一个完整的电子电路,这个晶片比手指甲还小,却包含了几千个晶体管元件。第三代计算机的特点是体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。第三代计算机的代表是IBM公司花了50亿美元开发的IBM 360系列。 从1971年到现在,被称之为“大规模集成电路计算机时代”。第四代计算机使用的元件依然是集成电路,不过,这种集成电路已经大大改善,它包含着几十万到上百万个晶体管,人们称之为大规模集成电路(LargeScale lntegrated Circuit,简称LSI)和超大规模集成电路(Very Large Scale lntegrated Circuit,简称VLSI)。1975年,美国1BM公司推出了个人计算机PC(PersonaI Computer),从此,人们对计算机不再陌生,计算机开始深入到人类生活的各个方面 .

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