计算机科学与技术系
课程论文
计算机组成原理课程综述
内容概要
《计算机组成原理》是计算机应用和计算机软件专业以及其他相关专业必修的专业基础课，它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。教学实践证明，通过对该课程的学习，对于建立整机概念，研究各功能部件的相互连接与相互作用，进行各功能部件的逻辑设计，都有着重要的意义。组成原理是计算机类专业的一门主干必修课程，它以层次结构的观点来叙述计算机各主要功能部件及组成原理；以数据信息和控制信息的表示、处理为主线来组织教学。课程内容按横向方式组织，即不是自始至终介绍某一特定计算机的组成和工作原理，而是从一般原理出发，结合实例加以说明，加深了学生对计算机组成结构和工作机理的认识。
一：计算机组成原理课程综述
计算机组成原理是硬件系列课程中的核心课程，是计算机专业重要的专业基础课，它对其它课程有承上启下的作用，它的先修课程为“汇编语言”“数字逻、辑”，它又与“计算机系统结构”“操作系统”“计算机接口技术”等课程密、、切相关。它的主要教学任务是要求学生能系统地理解计算机硬件系统的逻辑组成和工作原理，培养学生对计算机硬件结构的分析、应用、设计及开发能力。它既有自身的完整理论体系，又有很强的实践性。该课程具有知识面、内容多、抽象枯燥、难理解、更新快等特点。这本书摆脱了传统，死板的编写方法，采用从整体框架入手，自顶向下，由表及里，层层细化的叙述方法，通过对计算机系统概述，总线系统等的深入剖析和详细讲解，使我们能形象的理解计算机的基本组成和工作原理。而且为了适应计算机科学发展的需要，除了叙述基本原理外，书中还增加了新的内容，书中举例力求与当代计算机技术相结合。
二：课程主要内容和基本原理
本课程的主要内容有：（1）计算机概论，对计算机的发展、应用和特性作一概述，并简单介绍了计算机系统的两大部分——硬件、软件及计算机系统的层次结构；（2）系统总线，介绍了三种总线结构及接口的概念，总线控制的三种方式和通信的两种方式；（3）存储系统，主要介绍半导体存储器工作原理、寻址方式、与CPU的互连的方法，以及存储系统的多级结构；（4）输入输出系统，介绍了计算机系统中主机与外部设备之间的信息交换方式，重点介绍中断处理方式以及DMA请求、响应和处理；（5）运算方法和运算器，介绍数值数据和非数值数据的表示方法，定点数和浮点数的四则运算、逻辑运算及运算器的组成和工作原理；（6）指令系统，介绍指令系统的发展与性能要求、指令格式的分析以及指令和数据的寻址方式；（7）中央处理器，介绍了组合逻辑控制器、微程序控制器的设计原理和设计方法、指令周期的概念及时序产生器的原理及其控制方式；（8）控制单元的组成原理，从指令周期的4个阶段分析控制单元的微操作命令，并进一步从UC的外特性、控制信号举例、多级时序系统、控制方式介绍了控制单元的功能（9）控制单元的设计，分别从组合逻辑设计和微程序设计两方面介绍，主要有硬布线控制器基本原理和设计过程、组合逻辑设计过程、微指令编码方式和格式等。
三：实际应用
随着微型计算机的迅速普及和发展，人们对计算机的功能要求已不再是限于单纯的计算和数据处理了，而是向着融合图像、声音、文字为一体的多媒体机和大型娱乐型机发展，在这一发展过程中，存储器逐渐成为了人们关注的热点，这里，我们将对存储器的有关知识做进一步详细的介绍。
存储器是计算机系统内最主要的记忆装置，能够把大量计算机程序和数据存储起来，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可以根据命令读取已保存的信息。存储器按功能可分为主存储器和辅助存储器，按存放位置又可分为内存储器和外存储器。存储器的性能指标主要由容量、存取速度、可
靠性和性能/性价比决定。存储器的分类:存储器按功能可分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与CPU相连接，是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中。辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用，即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称存储容量。存储容量通常用KB、或GB表示，MB其中B是字节（Byte）并且1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。例如，640KB就表示640×1024=655360个字节。
这里简单介绍一下半导体存储器的组成：它一般由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。1、存储体存储体是存储1和0信息的电路实体，它由许多个存储单元组成，每个存储单元一般由若干位(8位)组成，每一位需要一个存储元件，每个存储单元有一个编号，称为地址。存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的根数n与存储单元的数量N之间的关系为：2n=N2、地址选择电路地址选择电路包括地址译码器和地址码寄存器。地址译码器用来对地址译码。设其输入端的地址线有n根，输出线数为N，则它分别对应2n个不同的地址码，作为对地址单元的选择线。这些输出的选择线又叫做字线。地址译码的方式有两种：(1)单译码方式它的全部地址码只用一个电路译码，译码输出的字选择线直接选中对应的存储单元。这一方式需要的选择线数较多，只适用于容量较小的存储器。(2)双译码方式（或称矩阵译码）它将地址码分为X与Y两部分，用两个译码电路分别译码。X向译码称为行译码，其输出线称为行选择线，它选中存储矩阵中一行的所有存储单元。Y向译码又称为列译码，其输出线称为列选择线，它选中一列的所有单元。只有X向和Y向的选择线同时选中的那一位存储单元，才能进行读写操作。由图可见，具有1024个基本单元的存储体排列成32×32的矩阵，它的X向和Y向译码器各有32根译码输出线，共64根。若采用单译码方式，则要1024根译码输出线。因此，双译码方式所需要的选择线数目较少，也简化了存储器的结构，故它适用于大容量的存储器。3、读写控制电路读写控制电路包括读写放大器、数据寄存器（三态双向缓冲器）等。它是数据信息输入输出的通道。外界对存储器的控制信号有读信号RD、写信号WR和片选信号CS。
目前，云计算和物联网是现在的热点，而云存储是在云计算的概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理
为核心的云计算系统。
伴随新型材料的开发与新的技术的发展，存储器的读写速度将会更快，存储容量更大，甚至近似无限。或许不久的将来，存储器能发展到和互联网一样，所有人共用一个大型的数据库。
四：心得体会
进入大学学习这个专业后，我才经常的接触到电脑，才学到了许多有关电脑方面的知识。正因为接触这类知识比较的晚，所以学习这方面的知识感觉到吃力。学习了这门课后觉得，计算机组成原理确实很难，随着计算机技术和电子技术的飞速发展。计算机内部结构日趋复杂和庞大而且高度集成化。这使的我们普遍感到计算机组成原理这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差。在计算机技术快速发展的今天，新技术、新理论从提出到实际应用的周期大大缩短。我们很难在有限的教学时间内，在理解掌握基本知识技能的基础上，学习新知识、新技术，很难增强我们的学习兴趣。也就更谈不上能够利用基本原理解决在学习过程中所遇到的新问题。当进入第四章，存储器的学习时，各种问题就不断的出现，尤其在进行存储器容量扩展时，很多的问题都是似懂非懂的，在做题目时，也是犯各种各样的错误。在第五章的学习中，对于I/O设备与主机交换信息的控制方式中的程序查询方式，程序中断方式和DMA方式有了点了解。最难的就要数中央处理器和控制单元了。对于计算机运算方法，这个没太搞懂，像定点运算中的乘法运算和除法运算，又是用的什么原码一位乘、原码两位乘、补码一位乘、补码两位乘。总之，我是被绕晕了。还有就是控制单元的设计方法微程序设计，这个知识点也是不太懂，总的来说这门课程，学得不是很好。可是通过这门课的学习，我也学习到了很多以前不知道的知识：计算机都有些什么硬件，都有哪几类总线，总线在计算机中又扮演着什么角色，计算机中的存储器有哪些等等。通过这学期的学习，让我对计算机有了一个大致的了解，至少我不再像以前那样对计算机什么也都不懂。我相信这次的学习会对我以后的学习和工作产生非常大的影响力。
结语
通过对本课程的学习使我们的能力得到了明显提高，增长了知识，开阔了视野，我相信，在我的大学生涯中虽然不会因为这一课而有多大的成就，但是能够学会应用正确的方法去学习，去学会学习，这是一个很艰巨的任务。
参考文献
[1]《计算机组成原理》第二版，唐朔飞编著，高等教育出版社，2008-1
[2]《微型计算机原理与应用》肖金立编著，电子工业出版社，2003-1
[3]计算机组成原理实验指导书与习题集》（王成，周继群，蔡月茹著）清华大学出版社出版
[4]《计算机组成原理学习指导训练》（旷海兰，刘彦，蒋翰洋等编著）中国水利水电出版社出版
增加存储器宽度提高主存储器的性能 邹嘉欣 （哈尔滨理工大学软件学院） 摘要主存是存储层次中紧接着Cache下面的一个层次。主存是数据输入的目的地，也是数据输出的发源地，它既被用来满足Cache的请求，也被用作I/O接口。主存的性能主要用延迟和带宽来衡量。以往，Cache主要关心的是主存的延迟（它影响Cache的失效开销），而I/O则主要关心主存的带宽。随着第二级Cache的广泛使用，主存带宽对于Cache来说也变得重要了，这是因为第二级Cache的块大小较大的缘故。主存的性能指标主要看延迟和带宽。 关健词主存性能延迟带宽 To improve the performance of the main memory is a new idea Zou jiaxin （harbin university of science and technology software college） Abstract Memory is the memory hierarchy and a level below Cache. Memory is the destination of data input, is also the birthplace of output data, it can be used to satisfy the request of Cache, also can be used as I/O interface. The main performance is mainly used to measure the latency and bandwidth. In the past, Cache is primarily concerned with memory latency (failure overhead it affect Cache), while I/O is primarily concerned with the main memory bandwidth. With the wide use of second Cache, main memory bandwidth for Cache is also very important, this is because the second Cache block size larger. The performance index of main memory latency and bandwidth. Keywords memor cache delary blandwitch 0 引言 主存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在主存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。主存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。主存如此重要，所以更快的存储速度1. 主存的主要性能指标：延迟和带宽2. 以往：Cache主要关心延迟，I/O主要关心带宽3.现在：Cache关心两者在下面的讨论中，我们以处理Cache失效为例来说明各种存储器组织结构的好处。在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内纯初期（简称内存，港台称之为记忆体）。 内存又称主存，是cpu能直接存执的存储空间，由半导体器件制成。内存的特点是存取速率快。内存是计算机中的主要部件，它是相对于外存而言的。我们平常使用的程序，如windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但仅此是不能使用其功能的，必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能，我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。就好比在一个书房里，存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存，而我们工作的办公
计算机组成原理大型实验 报告 (2010/2011第2学期------第19周) 指导教师： 班级： 姓名： 学号： 计算机组成原理课程设计实验报告 一、目的和要求 目的： 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。 要求： （1）、内容自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序） （2）、测试程序、实验数据并上机调试； （3）、报告内容： 包括 1、设计目的 2、设计内容 3、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序） 4、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（具体要求安最新规范为准） 二、实验环境 TEC—2机与PC机。 三、具体内容 实验内容： （1）把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H） 功能：[ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2] （2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。 指令格式：E0DRSR，ADDR（SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存 入口130H） 功能：DR=SR-[ADDR]
（3）转移指令。判断两个通用寄存器内容是否相等，若相等则转移到指定绝对地址，否则顺序执行。 指令格式：E5DRSR，ADDR双字指令（控存入口140H） 功能：ifDR==SRgotoADDRelse顺序执行。 设计：利用指令的CND字段，即IR10~8，令IR10~8=101，即CC=Z 则当DR==SR时Z=1，微程序不跳转，接着执行MEMPC（即ADDRPC），而当DR!=SR 时Z=0，微程序跳转至A4。 实验设计并分析： 第一条：把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的内容相加，结果存于内存单元C中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2，ADDR3四字指令（控存入口100H） 功能：[ADDR3]=[ADDR1]+[ADDR2] 指令格式： D4XX ADDR1 ADDR2 ADDR3 微程序： PC→AR，PC+1→PC：00000E00A0B55402 MEM→AR：00000E00 10F00002 MEM→Q：00000E00 00F00000 PC→AR，PC+1→PC：00000E00 A0B5 5402 MEM→AR：00000E00 10F0 0002 MEM+Q→Q：00000E01 00E0 0000 PC→AR，PC+1→PC：00000E00 A0B5 5402 MEM→AR：00000E0010F0 0002 Q→MEM，CC#=0：00290300 10200010 指令分析： PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM->Q 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100 MEM+Q->Q 0000 0000 1110 0000 0001 0000 0000 1110 0000 0000 0000 0000 0000 PC->AR,PC+1->PC 0000 0000 1110 0000 0000 1010 0000 1011 0101 0101 0100 0000 0010 MEM->AR 0000 0000 1110 0000 0000 0001 0000 1111 0000 0000 0000 0000 0100
武汉华夏理工学院 课程设计课程名称计算机组成原理 题目模型机设计与实现 专业计算机科学与技术 班级计算机1165 姓名 成绩 指导教师田夏利 2018 年 1 月 8日 课程设计任务书
设计题目：模型机设计与实现 设计目的： 利用基本模型机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握CPU的基本结构和控制流程，掌握指令执行的基本过程。 设计任务（在规定的时间内完成下列任务） 1.掌握CISC微控制器功能与微指令格式 2.设计五条机器指令,并编写对应的微程序 3.在TDN-CMA教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果 时间安排（集中时间） 1.第19周周一(1-4):全体集中讲解课程设计原理与方法 2.第19周周一～周四(1-4):分班调试，撰写设计报告 3.第19周周五：验收及答辩。 具体要求 1.周一：熟悉任务，掌握设备 2.周一：完成模型机的实验线路连接 3.周二：调试模型机，记录实验结果 4.周三：拟定课程设计报告大纲 5.周四、五：撰写并打印课程设计报告 目录 1.课程设计....................................... 错误!未定义书签。
课程设计题目...............................................错误!未定义书签。课程设计目的...............................................错误!未定义书签。实验设备...................................................错误!未定义书签。2概要设计....................................... 错误!未定义书签。原理.......................................................错误!未定义书签。数据通路框图...............................................错误!未定义书签。微指令格式.................................................错误!未定义书签。微程序流程图...............................................错误!未定义书签。微指令二进制代码表.........................................错误!未定义书签。实验步骤........................................ 错误!未定义书签。 实验接线图.............................................错误!未定义书签。 操作步骤...............................................错误!未定义书签。3实验过程....................................... 错误!未定义书签。输入数据...................................................错误!未定义书签。结果.......................................................错误!未定义书签。4设计总结....................................... 错误!未定义书签。设计体会...................................................错误!未定义书签。 1.课程设计 课程设计题目 基本模型机设计与实现
1．完整的计算机系统应包括配套的硬件设备和软件系统。 2．计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备 和输出设备。其中运算器、控制器和存储器组成主机运算器和控制器可统称为CPU。 3．基于存储程序原理的冯·诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。 5．系统程序是指用来对整个计算机系统进行调度、管理、监视及服务的各种软件，应用程序是指用户在各自的系统中开发和应用的各种程序。 6．计算机与日常使用的袖珍计算机的本质区别在于自动化程度的高低。 7．为了更好地发挥计算机效率和方便用户，20世纪50年代发展了操作系统技术通过它对计算机进行管理和调度。 8．指令和数据都存放在存储器中，控制器能自动识别它们。 9．计算机系统没有系统软件中的操作系统就什么工作都不能做。 10．在用户编程所用的各种语言中与计算机本身最为密切的语言是汇编语言。 11．计算机唯一能直接执行的语言是机器语言. 12．电子计算机问世至今计算机类型不断推陈出新但依然保存存储程序的特点最早提出这种观点的是冯·诺依曼。 13．汇编语言是一种面向机器的语言,对机器依赖性很强,用汇编语言编制的程序执行速度比高级语言快。 14．有些计算机将一部分软件永恒地存于只读存储器中称为固件。 15．计算机将存储、运算逻辑运算和控制三部分合称为主机，再加上输入设备和输出设备组成了计算机硬件系统。 16．1μs= 10-6 s，其时间是1ns的 1000 倍。 17．计算机系统的软件可分为系统软件和应用软件，文本处理属于应用软件，汇编程序属于系统软件。 18．指令的解释是由计算机的控制器来完成的，运算器用来完成算数和逻辑运算。 23．存储器的容量可以用KB、MB和GB表示，它们分别代表 2 10字节， 2 20字节和2 30字节。 24．计算机硬件的主要技术指标包括机器字长、存储容量、运算速度。
计算机组成原理教学网站的设计与实现 本系统开发工具：ASP+ ACCESS 本设计包含内容：源代码+毕业论文+开题报告+任务书 文档页数:37页 文档字数:13,608字 摘要：本课题是专门为计算机组成原理课程开发的一个教学网站，针对这一特点，本文探讨了计算机组成原理教学网站的设计模式，并提出了技术上的解决方案。本网站前台采用Dreamweaver进行页面制作，后台由Access数据库支持，通过使用ASP技术实现动态网页的效果。 整个计算机组成原理教学网站包含课程描述、教师队伍、课程建设、在线学习、课程实践、下载频道、公告栏、留言板、和师生论坛九个功能模块，本文主要针对我设计的四个模块，即课程描述、教师队伍、师生论坛、留言板四个模块的设计与实现进行了论述。 通过使用本网站学习计算机组成原理，可以更方便、更灵活、更有效地掌握计算机组成原理课程的知识点、重点和难点，是有效使用互联网的一种体现，具有较高的实用价值。 关键词：教学网站，计算机组成原理，ASP，Access The Designs And Realizing Of The Teaching Website For The Course of Computer Orgaization Principles Abstract: This subject is a teaching website developed for the course of the Computer Organization Principles, to this characteristic, this text has probed into the design mode of collecting teaching websites and has proposed the solution on technology. This website’s front desk adopts Dreamweaver to carry on the page animation, the backstage is supported by Access database , through using the result of the dynamic webpage of ASP technology , reach the operation to the database in order to the request for the user. Procedure teaching websites of whole Computer Organization Principles includes nine parts: the course description,teacher ranks, construction of course, the online school, curriculum practice,bulletin board,download channel,web forum for teachers and students,message board.this text is mainly to talk about four parts of them,they are the ourse description,teacher ranks,web forum for teachers and students, message board. Using this website to study the Computer Organization Principles can grasp some of knowledge, focal point and difficult point of course of the Computer Organization Principles more convenient, more flexible and more effectively, it is a kind of embodiment using Internet effectively, have higher practical value. Keywords: Teaching websites, Computer Organization Principles, ASP, ACCESS
关于计算机组成原理的课程论文 试谈中专计算机组成原理教法 摘要计算机组成原理是计算机专业的一门基础核心专业基础课程，在该专业的课程 体系中起着打地基的作用，学好这门课程对于提高学生的理论认知水平和实践能力有着极 为重要的作用。本文从用简单的问题切如枯燥的学习知识;把抽象的知识具体化;通过学生 讲解来验证教学效果，三个方面的方法来讲解如何教授中专计算机组成原理这门课程。 关键词问题简单化知识具体化 计算机组成原理的教学内容强调以计算机硬件部件和和整机系统知识为主的同时，还 必需适当兼顾与硬件关系最密切的基础软件知识的学习。那种把计算机组成原理完全作为 纯硬件课来处理，是陈旧的认识和过时的做法，不符合当今计算机研究和教育发展的潮流。学好这门课的目的是为了了解计算机的构成及基本工作原理。学生应能抽象出一个计算机 模型，在此基础上，理解计算机是如何工作的。 但是计算机组成原理这门课专业性很强，很抽象，也很枯燥。而现在的中专学生基础差，缺乏学习主动性，学习新知识时理解能力也相对比较薄弱。本文针对中专学生的这一 特征，提出了怎样教授计算机组成原理这门课程。利用一种以培养学生的理解、联系实际 能力为核心的教学模式，并就该模式下的课堂理论教学、课后练习与辅导、教学效果检验 等三个环节进行详细的阐述。 一、用简单的问题切如枯燥的学习知识 在讲解十进制数与二进制数之间相互转换这个问题时，我并没有直接讲转换算法，而 是先提问了一个学生们都认为很简单，但是又回答不正确的问题，来引起学生们的学习兴趣，我提问的问题是：计算机用的是直流电还是交流电，对此问题，我让同学们进行讨论，并说出你回答的答案的依据，几乎所有的学生都认为，计算机用的是交流电。依据是计算 机的电源插在220V的交流电源上。我就告诉学生们你们的答案都是错的，计算机用的是 直流电，学生们很好奇，就急于想听我讲出这个答案的依据，这样我就引进了二进制数的 概念，告诉学生，计算机中所有的数值、文字、符号、语音、图形、图像等等统为称数据，在计算机内部，都必须用数字化编码基二码二进制编码的形式被存储、加工和传送。 并且讲解了二进制码的基本点符号0和1。采用0和1的优点是：符号个数最少物理 上容易实现;与二值逻辑的真假两个值的对应简单;用二进制码表示数值数据运算规则简单。然而在我们的现实生活中所用的数值都是十进制数，那么接着就讲了十进制数如何转换成 二进制数。十进制数分为整数和小数。对于十进制的整数转换成二进制数的法则是：除以 2取余。对于十进制的小数转换成二进制的法则是：乘以2取整。相反二进制数如何转换
计算机组成原理课程设计报告 课程设计题目：计算机组成原理 专业名称：计算机科学与技术班级： 2013240202 关童：201324020217 张一轮：201324020218 孙吉阳：201324020219 张旭：201324020220 老师姓名：单博炜 2015年12月31日
第一章课程设计概述 1.1 课程设计的教学目的 本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程，进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识 无条件转移)，其指令格式如表1(前4位是操作码)： 表1： IN为单字长(8位)，含义是将数据开关8位数据输入到R0寄存器；ADD为双字长指令，第一字为操作码，第二字为操作数地址，其含义是将R0寄存器的内容与内存中以A为地址单元的数相加，结果放在
R0；STA为双字长指令，含义是将R0中的内容存储到以第二字A为地址内存单元中；OUT为双字长指令，含义是将内存中以第二字为地址的数据读到数据总线上，由数码管进行显示；JMP是双字长指令，执行该指令时，程序无条件转移到第二字所指定的内存单元地址。 为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还设计了三个控制台操作微程序：存储器读操作”(KRD):拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“00”时，按START 微动开关，可对RAM进行连续手动读操作；存储器写操作(KWE)：拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“01”时，按START微动开关，可对RAM进行连续手动写入;启动程序：拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“11”时，按START微动开关，即可转入第01号“取指”微指令，启动程序运行。这三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如表2：表2： C字段： 按照数据通路可画出机器指令的微程序流程图如图2所示，当拟定“取值”微指令时，该微指令的判
计算机组成原理论文 CPU运行原理 学生姓名：李维隆 学生学号：200925503223 班级院系：计算机学院软件工程计093-2 指导老师：潘庆先
中央处理器（英语：Central Processing Unit，CPU），是电子计算机的主要设备之一。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。所谓计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。CPU、内部存储器和输入／输出设备是现代电脑的三大核心部件。由集成电路制造的CPU，20世纪70年代以前，本来是由多个独立单元构成，后来发展出微处理器CPU复杂的电路可以做成单一微小功能强大的单元。 “中央处理器”这个名称，笼统地说，是对一系列可以执行复杂的计算机程序的逻辑机器的描述。这个空泛的定义很容易地将在“CPU”这个名称被普遍使用，之前的早期计算机也包括在内。无论如何，至少从20世纪60年代早期开始(Weik 1961)，这个名称及其缩写已开始在电子计算机产业中得到广泛应用。尽管与早期相比，“中央处理器”在物理形态、设计制造和具体任务的执行上有了戏剧性的发展，但是其基本的操作原理一直没有改变。 早期的中央处理器通常是为大型及特定应用的计算机而定制。但是，这种昂贵的为特定应用定制CPU的方法很大程度上已经让位于开发便宜、标准化、适用于一个或多个目的的处理器类。这个标准化趋势始于由单个晶体管组成的大型机和微机年代，随着集成电路的出现而加速。IC使得更为复杂的CPU可以在很小的空间中设计和制造（在微米的量级）。CPU 的标准化和小型化都使得这一类数字设备（港译-电子零件）在现代生活中的出现频率远远超过有限应用专用的计算机。现代微处理器出现在包括从汽车到手机到儿童玩具在内的各种物品中。 CPU的主要运作原理，不论其外观，都是执行储存于被称为程序里的一系列指令。在此讨论的是遵循普遍的冯·诺伊曼结构（von Neumann architecture）设计的装置。程序以一系列数字储存在计算机存储器中。差不多所有的冯·诺伊曼CPU的运作原理可分为四个阶段：提取、解码、执行和写回。 第一阶段，提取，从程序存储器中检索指令（为数值或一系列数值）。由程序计数器指定程序存储器的位置，程序计数器保存供识别目前程序位置的数值。换言之，程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。提取指令之后，PC根据指令式长度增加存储器单元[iwordlength]。指令的提取常常必须从相对较慢的存储器查找，导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的高速缓存和管线化架构。 CPU根据从存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段，指令被拆解为有意义的片断。根据CPU的指令集架构（ISA）定义将数值解译为指令[isa]。一部分的指令数值为运算码，其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的信息，诸如一个加法运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常数值（即立即值），或是一个空间的寻址值：暂存器或存储器地址，以寻址模式决定。在旧的设计中，CPU里的指令解码部分是无法改变的硬体装置。不过在众多抽象且复杂的CPU和ISA中，一个微程序时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程序在已成品的CPU中往往可以重写，方便变更解码指令。 在提取和解码阶段之后，接着进入执行阶段。该阶段中，连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。例如，要求一个加法运算，算术逻辑单元将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值，而且在输出将含有总和结果。ALU内含电路系统，以于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算（比如加法和位运算）。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果，在标志暂存器里，溢出标志可能会被设置。 最终阶段，写回，以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果极常被写进CPU 内部的暂存器，以供随后指令快速访问。在其它案例中，运算结果可能写进速度较慢，但容量较大且较便宜的主存。某些类型的指令会操作程序计数器，而不直接产生结果数据。这些一般称作“跳转”并在程序中带来循环行为、条件性执行（透过条件跳转）和函数[jumps]。许多指令也会改变标志暂存器的状态位。这些标志可用来影响程序行为，缘由于它们时常显出各种运算结果。例如，以一个“比较”指令判断两个值的大小，根据比较结果在标志暂存
计算机组成原理课程总结&复习考试要点 一、考试以讲授过的教材中的内容为主，归纳要点如下： 第1章 -第2章计算机概念运算方法和运算器 （一）学习目标 1.了解计算机的分类和应用。 2.掌握计算机的软、硬件构成。 3.掌握计算机的层次结构。 3．掌握数的原码、反码、补码的表示方法。 4．掌握计算机中数据的定点表示和浮点表示方法，并熟练掌握各种表示方法下所能表示的数据的范围。 5．理解定点加法原理及其判断溢出的方法。 6．了解计算机定点乘法、除法的实现方法。 7．了解浮点加法，乘法，除法的实现方法。 8．理解ALU运算器的工作原理及其扩展方法。 （二）第1章学习内容 第一节计算机的分类和应用 要点：计算机的分类，计算机的应用。 第二节计算机的硬件和软件 要点：了解计算机的硬件构成及各部分的功能；了解计算机的软件分类和发展演变。 第三节计算机系统的层次结构 要点：了解计算机系统的层次结构。 （三）第2章学习内容 第一节数据和文字的表示方法 要点：△定点数的表示方法，及其在原码、反码和补码表示下的数值的范围；△○浮点数的表示方法及其不同表示格式下数据的表示范围；常见汉字和字符的几种表示方法； 第二节定点加法、减法运算 要点：△补码加、减法及其溢出的检测方法；二进制加法器和十进制加法器的逻辑构成。 第三节定点乘法运算 要点：原码并行乘法原理；不带符号的阵列乘法器；补码并行乘法原理；○直接补码阵列乘法器。 第四节定点除法运算 要点：理解原码除法原理以及并行除法器的构成原理。 第五节多功能算术/逻辑运算单元 要点：△74181并行进位运算器；74182进位链；△○多位ALU的扩展。 第六节浮点运算运算和浮点运算器
计算机组成原理课程设计 报告 指导教师： 班级： 姓名： 学号：
一、目的和要求 1.实验目的： 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。 2、实验要求： 要进行这项大型实验，必须清楚地懂得： （1）TEC-2机的功能部件及其连接关系； （2）TEC-2机每个功能部件的功能与具体组成； （3）TEC-2机支持的指令格式； （4）TEC-2机的微指令格式，AM2910芯片的用法； （5）已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接； （6）要实现的新指令的格式与功能。 二、实验环境 PC机模拟TEC-2机 三、具体内容 一、实验内容： 选定指令格式、操作码，设计如下指令： （1）把用绝对地址表示的内存单元ADDR1中的内容与内存单元ADDR2中的内容相减，结果存于内存单元ADDR3中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2， ADDR3 四字指令（控存入口100H） 功能： [ADDR3]=[ADDR1]-[ADDR2] （2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。 指令格式：E0 DR SR，ADDR （SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存入口130H） 功能： DR=SR+ [ADDR] （3）转移指令。判断两个通用寄存器内容是否相等，若相等则转移到指定绝对地址，否则顺序执行。 指令格式：E5 DR SR，ADDR 双字指令（控存入口140H） 功能： if DR==SR goto ADDR else 顺序执行。 设计：利用指令的CND字段，即IR10~8，令IR10~8=101，即CC=Z 则当DR==SR时Z=1，微程序不跳转，接着执行MEM PC（即ADDR PC） 而当DR!=SR时Z=0，微程序跳转至A4。 二、实验要求： （1）根据内容自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序） （2）设计测试程序、实验数据并上机调试。 （3）设计报告内容：包括1、设计目的2、设计内容3、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序） 4、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（具体要求安最新规范为准） （4）课程设计实验报告必须打印成册，各班班长收齐大型实验报告于18周星期六下午（15：00）前，交张芳老师办公室。 四、实验程序与分析： （一）.把用绝对地址表示的内存单元ADDR1中的内容与内存单元ADDR2中的内容相减，结果存于内存单元ADDR3中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2， ADDR3 四字指令（控存入口100H）
计算机组成原理(肖铁军2010版)课后答案 第一章；1 ．比较数字计算机和模拟计算机的特点；解：模拟计算机的特点： 数值由连续量来表示，运算过；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来 表示，；2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？；解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机；分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价；通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性；3．数字计算机有那些主 第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的 数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。两者主要区别见P1 表1.1。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。
通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。 3．数字计算机有那些主要应用？ （略） 4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？ 解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制 存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中； 程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、M B、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。 单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？
计算机组成原理与汇编语言课程设计说明书题目：直接逻辑运算流程 学院（系）： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：
（论文）任务书 院（系）：电子与信息工程学院教研室：学号学生姓名专业班级设计题目直接逻辑运算流程 设计技术参数1．TEC-4计算机组成原理实验系统2．双踪示波器 3．直流万用表 4．逻辑测试笔 课设要求1.上机前预先把所有的源程序编写好。 2.上机时不得迟到，不得缺席，爱护设备，认真调试程序。 3.仔细查阅相关资料，认真完成思考题。 4.按要求书写设计任务书，并按要求按版打印，不得雷同。 工作量一周 工作计划周一听取教师布置设计的任务及要求。 周二学生查阅相关资料，进行数据库设计。周三至周五：详细设计与界面设计。 周一至周四程序设计与上机，调试源程序。周五书写课程设计任务书。 指导教师 评语 成绩：指导教师签字： 年月日说明：此表一式四份，学生、指导教师、教研室、系部各一份。可加附页。
目录 第一章课程设计简介 (3) 第二章数据通路设计 (5) 2.1运算器ALU (5) 2.2存储器 (5) 2.3控制存储器 (7) 2.4数据通路总体图 (8) 2.5综合设计 (10) 第三章测试与调试 (11) 第四章总结 (12) 参考文献： (13)
第一章课程设计简介 课程设计题目：直接逻辑运算流程 目的： 1、将组成原理中的运算器设计与储存器设计相结合，组成一台模型计算机； 2、用手动方法控制模型及数据通路； 3、通过CPU进行加法、减法、乘法、逻辑运算、直通等运算，牢固建立计算机的整机概念； 4、进一步熟悉计算机的数据通路；掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法； 5、锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。 原理： 本次课程设计可以使用计算机组成原理实验中的电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆等，将几个模板组合成为一台简单计算机。 在本次课程设计中，实验者本身作为“控制器”，完成数据通路的控制。CPU从内存取出操作数一条到相应运算执行结束的一个机器指令周期，是由实验者本身完成的。 设备： 1)TEC-4计算机组成原理试验系统一台 2)双踪示波器一台 3)只留万能表一只 4)逻辑测试笔一支 课程设计任务: ①将课程设计所涉及的电路与控制台的有关信号进行线路连接。 ②用8位数据开关向RF中的四个通用寄存器分别置入以下数据：RO=OFH,R1=OFOH,R2=55H,R3=0AAH. 给R0置入0FH的步骤是：先用8位数码开关sw0—sw7将0FH置入ER，并且选择WR1=0、WR0=0、WRD=1，再将ER的数据置入RF。给其他的通用寄存器置入数据的步骤与此类似。 ③分别将R0至R3中的数据同时读入到DR2寄存器中和DBUS上，观察其数据是否是存入R0至R3中的数据，并记录数据。其中DBUS上的数据可直接用指示灯显示，
《计算机组成原理》论文 --基于专业规范的 “计算机组成原理”课程改革 指导教师 XXX 作者X X X 学号 20084XXXXX 院系/年级师范学院2008级XXXX系
基于专业规范的“计算机组成原理”课程改革 摘要：以教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会的专业规范为指导，针对计算机组成原理课程的特点，从以专业规范为基础优化教学内容、改进教学方法和丰富教学手段等方面进行了探讨和实践。分析实验教学现状，指出存在的问题，提出通过改编实验设计，加强实验教学过程指导，提高实验教学效果。以专业规范为指导，从理论教学和实验教学两方面为“计算机组成原理”课程改革提出了新的建议。 关键词：专业规范；计算机组成原理；课程改革；理论教学；实验教学 随着计算机和通信技术的蓬勃发展，中国开始进入信息化时代，计算机及技术的应用更加广泛深入，计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出，未来10～15 年是我国信息技术发展的窗口期、关键期。为此，高等学校肩负着为国家发展和满足社会需求培养多类型人才的重任。在这样的背景下，高校必须正视问题，积极思索与变革，重新审视计算机专业教育的发展方向，与时俱进地推进计算机专业教育改革。 《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联系和作用，最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成，并为后续课程的学习奠定基础。但从整个学科的建设和发展，以及对学生专业素质培养的角度来看，这样的要求是不够的。更为重要的是，通过教与学，还应当提高学生对计算机硬件系统的认知能力和设计能力，强化实践意识与能力，培养创新理念与能力，激发学生自主学习、主动探索前沿知识。教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会在2006 年发布了计算机科学与技术本科专业战略报告和专业规范，对计算机专业的发展与教学提出了指导意见。本文探讨以专业规范为指导对计算机组成原理课程进行改革，研究并实践一种有效的教学模式，帮助学生从微观层面掌握本课程知识单元，从宏观层面建立该课程知识体系，使学生准确把握课程的核心内容，全面地构建整机系统，进而培养学生的专业素养和综合能力。 1 计算机科学与技术专业规范 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会（以下简称教指委）在广泛深入的调查研究基础上，借鉴国际上计算机专业办学的发展与现状，结合我国计算机教育的实际情况，对计算机专业本科教育的发展方向和办学单位的专业发展提出了指导性意见，并制定了具体的《专业规范》。 教指委在计算机科学与技术专业发展战略研究报告和专业规范中提出了以“培养规格分类”为核心思想的计算机专业发展建议，将计算机学科分为三种类型四个方向，即：科学型（计算机科学方向CS）、工程型（包括计算机工程方向CE 和软件工程方向SE）、应用型（信息技术方向IT）[1]。针对每个类型的每个方向的特点和要求，专业规范从学科方法论、培养目标与规格、教育内容和知识体系等方面进行了详细的规划，提出了富有建设性的指导意见。 专业规范中明确指出，“计算机组成基础”是计算机科学方向和计算机工程方向的核心
《计算机组成原理》大作业报告 题目名称：交通灯控制系统设计 学院(部 ): 计算机学院 专业：计算机科学与技术 学生姓名： 班级 学号 最终评定成绩：___________________________________ 湖南工业大计算机学院 目录
交通在人们的日常生活中占有重要的地位，随着人们社会活动的日益频繁，这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。近年来随着科技的飞速发展，的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 本系统采用单片机AT89S52为中心器件来设计交通灯控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。 本设计系统由单片机I/O 口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外，还具有倒计时等功能，较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。 软件上采用C51编程，主要编写了主程序，LED数码管显示程序，中断程序延时程序等。经过整机调试，实现了对十字路口交通灯的模拟。 1. 引言 当今，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在1 9世纪就已出现了。 1858 年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止” ，绿色表示“注意” 。1869 年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 电气启动的红绿灯出现在美国，这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，19xx 年始安装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止” ，绿灯亮表示“通行”。 19xx 年，又出现了带控制的红绿灯和红外线红绿灯。带控制的4 红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，车辆一接近红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下嗽叭，就使红灯变为绿灯。红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感的路面时，它就能察觉到有人要过马路。红外光束能把信号灯的红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故。 信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。19xx 年，联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯是通行信号，面对绿灯的车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆都必须让合法地正在路口内行驶的车辆和过人行横道的行人优先通行。红灯是禁行信号，面对红灯的车辆必须在交叉路口的停