计算机组成原理(20211010082739).pdf

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心课程，主要探讨计算机硬件系统的构建和工作原理。本教材基于TEC-4计算机组成原理实验系统，该系统由北京邮电大学、清华大学同方教学仪器设备公司和深圳拓普威电子技术有限公司合作开发，旨在提升学生对计算机硬件结构的实践操作能力以及理论理解。 TEC-4实验系统的特点鲜明，具有以下几方面： 1. **简单实用的计算机模型**：实验系统为8位计算机模型，设计清晰，易于理解和操作，有助于学生快速掌握计算机的基础构成。 2. **双总线体制**：采用数据总线和指令总线，支持流水控制，使学生能深入理解并行处理和指令执行的流程。 3. **多样化控制器设计**：提供微程序控制器和硬联线控制器两种类型，每种类型又分为流水线和非流水线方案，让学生全面了解不同控制方式的差异。 4. **创新的硬件组件**：使用ispLSI系列芯片构建寄存器堆和运算器，体现了现代计算机硬件设计的新颖性。 5. **丰富的实验内容**：包含六个基本教学实验，如运算器组成、双端口存储器、数据通路等，覆盖了计算机组成原理的关键环节。 6. **扩展性强大**：通过ispLSI1032芯片，学生可以设计硬联线控制器等复杂系统，锻炼了他们的综合设计能力。 实验部分是学习计算机组成原理的重要实践环节，通过一系列实验，学生可以深入学习： - **实验一：运算器组成实验**：理解运算器的工作原理，包括算术逻辑单元（ALU）的操作及数据处理过程。 - **实验二：双端口存储器原理实验**：探究双端口存储器如何实现同时读写，提高数据访问效率。 - **实验三：数据通路组成实验**：学习数据在计算机内部的传输路径和处理流程，涉及数据总线、寄存器和ALU的交互。 - **实验四：常规型微程序控制器组成实验**：研究微指令如何控制计算机的执行过程，理解微程序设计思想。 - **实验五：CPU组成与机器指令执行实验**：组装CPU，观察并分析一条指令的完整执行过程。 - **实验六：中断原理实验**：学习中断机制，了解如何处理突发事件，中断的请求、响应和服务过程。 这些实验不仅加深了学生对理论知识的理解，也提升了他们解决实际问题的能力。通过TEC-4实验系统，学生能够逐步构建起对整个计算机系统架构的直观认识，为未来在计算机硬件设计和系统优化领域的工作打下坚实基础。