计算机组成与结构教案

### 计算机组成与结构知识点详述 #### 一、计算机系统概论 - **基础知识**：介绍计算机系统的基本概念、组成、层次结构及分类方法。这些是学习计算机组成与结构的基础。 - **计算机发展史**：了解计算机从早期到现代的发展历程，包括不同阶段的技术特点和发展趋势。 - **冯·诺依曼架构**：冯·诺依曼架构是现代计算机设计的核心思想，它定义了计算机的基本组成部分，包括中央处理器(CPU)、内存、输入/输出设备等，并规定了它们之间的交互方式。 #### 二、数字化信息的编码与数据表示 - **信息编码**：探讨如何将各种类型的信息（如文本、图像、音频等）转化为计算机可以处理的形式。重点讲解二进制编码方法，包括原码、补码、反码、移码等。 - **数据校验**：介绍常见的数据校验方法，如奇偶校验、海明校验码、循环冗余校验码(CRC)等，用于检测数据传输过程中的错误。 #### 三、运算方法与运算部件 - **基本运算方法**：介绍加减法、乘法和除法的基本运算方法，特别是补码加减法及其溢出判断方法。 - **运算器组成**：理解定点运算器和浮点运算器的基本组成，包括加法器、乘法器、除法器等关键部件的工作原理。 - **浮点运算**：掌握浮点数加减运算的基本步骤，并了解乘除运算的基本方法。 #### 四、指令系统 - **指令格式与寻址方式**：深入理解指令的格式设计以及不同的寻址方式（如立即寻址、直接寻址、间接寻址等），并探讨指令系统的设计原则和技术。 - **操作码扩展技术**：了解如何通过扩展操作码来增加指令集的功能，这是优化指令集设计的关键技术之一。 #### 五、中央处理器（CPU） - **控制器组成**：介绍控制器的基本组成，包括指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)、时序发生器等，以及它们的功能和相互关系。 - **微程序控制**：理解微程序控制的基本原理，包括微指令格式、微程序流程等，并探讨其与硬连线控制的区别。 - **流水线技术**：研究流水线技术的基本概念、优点及其实现方法，特别是在现代高性能CPU中的应用。 - **中断技术**：了解中断的概念、处理过程及其在提高计算机系统响应速度方面的作用。 #### 六、存储器件 - **半导体存储器**：讨论半导体存储器的工作原理、分类（如RAM、ROM）、主要技术指标（如存储容量、存取时间）以及扩展技术。 - **磁表面存储器**：探讨磁表面存储器（如硬盘驱动器）的工作原理，包括磁头移动机制、磁记录方式等。 - **光盘存储器**：介绍光盘存储器（如CD、DVD）的基本工作原理，包括读写机制、数据存储方式等。 #### 七、存储系统 - **层次结构**：理解计算机存储系统的层次结构，包括高速缓存、主存、辅助存储器等不同层级的特点及其在系统中的作用。 - **高速缓存**：探讨高速缓存的基本原理、作用及其实现技术，如何通过缓存机制提高数据访问速度。 以上是对《计算机组成与结构》这门课程中的核心知识点的详细阐述。这些知识点不仅构成了计算机组成与结构的基础理论框架，也是进一步学习和研究计算机系统高级主题的重要基石。