0-計算機組成章節簡介

　　計算機組成這門課重點講述的是計算機的內部結構和工做原理。

　　第一講的主題是計算機基本結構。這一講從電子計算機起源開始。講述馮諾依曼等人構建現代計算機的歷史，並對照當前新型計算機的具體實現，講解計算機內部結構的基本原理。 

　　第二講的主題是指定系統體系結構。這一講選取了兩種典型的體系結構進行對照講解。一是X86體系結構，二是MIPS體系結構。首先會介紹這兩種體系結構的基本特色和編程模型。而後分析典型的指令格式 並結合程序示例進行講解。

　　第三講的主題是算術邏輯單元。這一講會深刻到計算機內部電路的基本單元。首先講解如何從晶體管構建邏輯門，再分析常見邏輯運算的電路實現，而後重點論述加法器的設計， 並探討如何改進加法器以提升運算性能。這樣咱們就掌握了簡單運算電路的基本原理。 

　　第四講的主題是乘法器和除法器。這一講會前後分析乘法和除法的 運算過程，設計出適合計算機實現的運算方法。這裏會用一種動態的方式生動形象的展示乘法器和除法器的運算過程，以便於咱們掌握這兩種相對複雜的運算部件。而後還會深刻分析這兩種 運算的特色，並對運算部件的性能進行優化。 

　　第五講的主題是單週期處理器。這一講會帶你們涉及一個簡單可是完整的計算機處理器。首先會分析指令的功能，選擇合適的部件，構建出數據通路，而後根據每條指令的需求肯定控制信號的生成電路，從而完成整個處理器的結構。處理器是計算機中最複雜的部件。 

　　第六講的主題是流水線處理器。這一講會先用淺顯易懂的生活示例展示流水線的基本原理，並探討優化流水線的基本方法，而後結合上一講的設計，講解計算機處理器中使用流水線技術會遇到的問題，並分析不一樣的解決方案。現實中的流水線處理器是很是複雜的。

 

　　從第三講到第六講都在講述計算機的核心部-處理器。這四講構成了一個相對獨立的版塊。 

 

　　第七講的主題是存儲層次結構。這一講會先介紹計算機中存儲層次結構的基本概念，並分析存儲器對計算機總體性能的影響，而後之內存爲一個重點，講解其內部結構和的運行過程，並分析影響內存性能的要素。本講的另外一個重點是高速緩存。這裏會講解高速緩存的基本結構和運行原理，同時結合高速緩存的發展過程，展示其在計算機中的重要做用。從這一講開始課程的關注點擴展到了處理器以外的部件。 

　　第八講的主題是中斷和異常。若是計算機在運行過程當中出現異常狀況，該怎麼辦呢？這一講先從異常處理的起源提及，並分析中斷和異常這兩個概念的區別。而後講解中斷處理的基本過程，並以x86體系結構爲例，重點講述內部中斷的處理方式。 

　　第九講的主題是輸入輸出設備。現代計算機的輸入輸出設備很是豐富。這一講會先介紹輸入輸出設備的基本結構和運行過程。而後講解計算機內部管理輸入輸出設備的三種主要方式。第一種是最簡單的程序控制方式。第二種是中斷控制方式，須要結合上一講的知識。第三種則是複雜的直接存儲器訪問方式。 

 

Reference：北京大學陸俊林老師計算機組成原理課程

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