期末计算机组成原理选填

资源名称：计算机组成原理选填 资源类型：选修课程 简介： "计算机组成原理选填"是一门深入探讨计算机硬件实现和原理的选修课程。在本课程中，学生将学习计算机组成原理的高级概念，包括存储器层次结构、指令集架构、流水线设计、多处理器系统等。本课程旨在帮助学生深入了解计算机硬件如何工作以及如何进行优化，为他们未来的职业发展打下坚实的基础。 特点： 深入性：本课程涵盖了计算机组成原理的高级概念和技术，包括存储器层次结构、指令集架构、流水线设计、多处理器系统等。学生将深入了解计算机硬件的工作原理和实现方式。 实践性：本课程将通过编程作业和实验来加强学生对计算机组成原理的理解，帮助学生将理论知识应用到实际操作中。学生将学会使用模拟器、汇编语言、硬件描述语言等工具来设计和实现计算机硬件。 知识前沿：本课程将探讨当前计算机组成原理的前沿技术和趋势，例如异构计算、量子计算、深度学习加速器等。学生将了解计算机硬件技术的最新进展和未来发展方向。 实用性：本课程将帮助学生建立对计算机硬件的深刻理解和优化思维，为他们未来的职业发展打下坚实的基础。无论是从事芯片设计、嵌入式系统开发、云计算架构等领域，都可以受 【计算机组成原理选填】是一门深入探讨计算机硬件基础的选修课程，旨在让学生掌握计算机硬件的工作原理和优化方法。课程覆盖了多个关键知识点，包括： 1. **计算机系统概述**：介绍了计算机的基本组成，包括硬件系统中的五大部件——运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。个人计算机属于微型机，而大型机和超级计算机通常具有更高的性能和功耗。 2. **运算方法和运算器**：讲解了不同类型的运算，如算术运算和逻辑运算，并探讨了运算器在执行这些运算中的作用。浮点数操作速度可以用MFLOPS（每秒百万次浮点运算）作为指标。 3. **存储系统**：涉及存储层次结构，包括主存、高速缓存(Cache)和外存，理解这些层级如何协同工作以提高性能至关重要。 4. **指令系统**和**中央处理器**：讨论了指令集架构，它是计算机硬件和软件之间的接口，以及如何通过流水线设计来提高处理器的效率。 5. **冯·诺依曼计算机结构**：课程强调了冯·诺依曼结构的特点，如按地址访问指令，数据和程序都以二进制表示，以及单指令流单数据流（SISD）的执行模型。 6. **计算机的分类和应用**：涵盖了电子模拟计算机和电子数字计算机的区别，以及计算机在科学计算、数据处理、过程控制和辅助设计等领域的应用。 7. **计算机性能指标**：如MIPS（每秒百万指令）和CPI（每条指令周期数）用于衡量处理器性能，而时钟周期是计算主频的逆，对于2.0GHz的CPU，时钟周期是0.5ns。 8. **计算机历史**：提到了第二代计算机采用晶体管作为电子元件，第一台数字电子计算机在美国研制成功。 9. **计算机的控制**：控制器负责发出指令，协调计算机各部件工作，冯·诺依曼机器以存储器为中心，通过指令周期的不同阶段来区分指令和数据。 10. **输入/输出设备和系统程序**：如鼠标和键盘是输入设备，显示器是输出设备；操作系统、数据库管理系统和编译程序是系统程序，而Office软件属于应用软件。 通过这门课程，学生不仅能掌握计算机硬件的基础知识，还能了解最新的技术趋势，如异构计算、量子计算和深度学习加速器。课程的实践性让理论知识得以在实际操作中应用，增强学生的硬件设计和实现能力，为他们在芯片设计、嵌入式系统、云计算等领域的发展奠定基础。