课程简介

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等。

课程大纲

第一章  计算机基本结构(Basic Components of a Computer)

内容要点:冯·诺伊曼结构,计算机执行指令的过程

第二章  指令系统体系结构(Instruction Set Architecture)

内容要点:x86 ISA,MIPS ISA

第三章  算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit)

内容要点:逻辑运算,二进制加减法运算,ALU的实现

第四章  乘法器和除法器(Multiplier and Divider)

内容要点:乘法运算,乘法器的实现,除法运算,除法器的实现

第五章  单周期处理器(Single Cycle Processor)

内容要点:控制器,数据通路

第六章  流水线处理器(Pipelined Processor)

内容要点:流水线,相关和冒险

第七章  存储层次结构(Memory Hierarchy)

内容要点:高速缓存,主存

第八章  中断与异常(Interruption and Exception)

内容要点:中断与异常的异同,中断处理的过程

第九章  输入输出设备(Input/Output Devices)

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

课程说明

学习本课程之前,需要具备二进制和高级语言编程的基本知识。


试一试,能不能看懂下面的内容:

1、三个表达式

 42 = 0010 1010 B = 2AH

  -7 = 1111 1001 B = F9H

  0010 1010 B + 1111 1001 B = 0010 0011 B = 23H = 35

2、一段程序

#include  

int  main ( )

{

    printf (“hello, world\n”);

    return 0;

}

参考资料

主要教材:

《计算机组成与设计》(英文版·第4版)

Computer Organization and Design, Fourth Edition

作者:David A. Patterson  John L. Hennessy


拓展阅读

推荐阅读:

《Intel微处理器》(第8版)

The Intel Microprocessors, Eighth Edition

作者:Barry B. Brey


其他

授课形式

      本课程共分九讲,每周一讲。每讲由若干段视频构成,每段视频长度大约10~15分钟。视频中会嵌入一些测验题,另有单独的课后作业题。

此外,欢迎大家在课程论坛进行讨论,鼓励大家在沟通中巩固知识。教学团队会关注所有的讨论,适度参与沟通,并选择大家普遍关心的疑难问题进行解答。


常见问题解答

问:这门课需要编程吗?

答:不需要高级语言的编程,但需要阅读一些高级语言程序代码,并编写少量简单的汇编语言程序。

问:这门课需要有硬件电路的基础吗?

答:不需要。涉及到的这方面内容,课程中会讲解。当然,如果有这方面的基础,则会学习的轻松一些。


主讲教师

陆俊林   

在北京大学获得计算机系统结构专业博士学位,现为北京大学信息科学技术学院教师,研究领域包括微处理器、系统芯片和片上通信结构等,主讲课程有“计算机组成”和“计算机系统导论”等。

课程助教

  • 陈东维

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