计算机组成原理的课程综述

内容概要内容概要 本文首先介绍了计算机组成原理这门学科的概要 计算机组 成原理 是有关计算机原理的一本教材 此书适应了 21 世纪计算机 类专业教学内容和课程体系改革的需要 教育部高等学校计算机科 学与技术教学指导委员会统一组织编写了计算机科学与技术专业 九五 规划课程系列教材 计算机组成原理 就是该系列教材 之一 本书突出介绍计算机组成的一般原理 不结合任何具体机型 在体系结构上改变了过去自底向上的编写习惯 采用从外部大框架 入手 层层细化的叙述方法 即采用自顶向下的分析方法 详述了 计算机组成原理 使读者更容易形成计算机的整体概念 此外 为 了适应计算机科学发展的需要 除了叙述基本原理外 本书还增加 了不少新的内容 书中举例力求与当代计算机技术相结合 考虑到 不好学校不设外部设备课程 故本书适当地增加了外存和外部设备 的内容 通过本书的学习 可以对计算机的原理有个整体的概念 能有个大概的了解 对待不同的机型以后也会好掌握的 2009 年 我考入了合肥学院计算机科学与技术系计算机科学与技 术专业 由于我当时不太懂 学什么好 就认为计算机和电子类的 是比较热门的专业 所以就报了这个专业 从此我的命运与计算机 就结下了不解之缘 刚开始我对计算机是一无所知 由于对未知事 物的好奇心 有一段时间对计算机产生了兴趣 带着这种兴趣我开 始了探索这门课的旅途 一 计算机组成原理的课程概要 一 计算机组成原理的课程概要 计算机组成原理 是计算机科学与技术专业本科生的一门专业基 础硬件课程 必修 本课程 60 学时 实验 14 学时 共 5 学分 先 修课为电工学 电子学 数字逻辑的基础知识 后续课程有操作系 统 计算机网络 计算机系统结构等 本课程的主要内容 该课程主要讲解简单 单台计算机的完整组成原理和内部运行机制 包括运算器部件 控制器部件 存储器子系统 输入 输出子系统 总线与接口等 与输入 输出系统设备 围绕各自的功能 组成 设计 实现 使用等知识进行介绍 本课程的特点 该课程的工程性 实践性 技术性比较强 还强调培养学生的动手 动脑能力 开创与创新意识 实验技能 这些要求更多的是通过作 业 教学实验等环节完成 要求学生有意识地主动加强这些方面的 练习与锻炼 本课程的主要任务 通过学习本课程 能了解计算机一般组成原理与内部运行机理 使 学生掌握计算机常用的逻辑器件 部件的原理及使用方法 学懂简 单 完备的单台计算机的基本组成原理 学习计算机设计中的入门 性知识 掌握维护 使用计算机的基本技能 为学习本专业后继课 程和进行与硬件有关的技术工作打好 二 理论联系实际 二 理论联系实际 首先我认为在 计算机组成原理 这本书中学到的有关计算机原理 方面的知识 对我们以后了解计算机以及和计算机打交道 甚至在 以后应用计算机时 都可能会有很大的益处 计算机原理的基本知 识是不会变的 变也只是会在此基础上 且不会偏离这些最基本的 原理 尤其是这本计算机组成原理介绍的计算机原理是一种一般的 计算机原理 不是针对某一个特定的机型而介绍的 所以说在这本 书中学到的有关计算机原理方面的知识在大部分的计算机中都是可 以应用的 所以以后我们在工作中遇到的计算机的问题都可以用我 们在这本书中学到的原理来解释和应用 下面谈谈总线的发展和应 用 在计算机系统中 各个功能部件都是通过总线交换数据 总线的速 度对系统性能有着极大的影响 而也正因为如此 总线被誉为是计 算机系统的神经中枢 但相比 CPU 显卡 内存 硬盘等功能部件 总线技术的提升步伐要缓慢得多 在 PC 发展的二十余年历史中 总 线只进行三次更新换代 但它的每次变革都令计算机的面貌焕然一 新 在下面的文字中 我们将向大家介绍计算机系统总线的详细发 展历程 包括早期的 PC 总线和 ISA 总线 PCI AGP 总线 PCI X 总 线以及目前主流的 PCI Express HyperTransport 高速串行总线 PCPC 总线与总线与 ISAISA 总线总线 PC 总线是最古老的总线之一 虽然在它之前还有诸如 MCA VESA 在内的多种总线规格 但它却是第一种被认可为广泛标 准的总线技术 PC 总线最早出现在 IBM 公司 1981 年推出的 PC XT 电脑中 它基于 8 位结构的 8088 处理器 也被称为 PC XT 总线 PC 总线沿用了三年多时间 直到 1984 年 IBM 推出基于 16 位 英特尔 80286 处理器的 PC AT 电脑 系统总线才被 16 位的 PC AT 总 线所代替 而这个时候 PC 产业已初具规模 加之 IBM 允许第三方 厂商开发兼容产品 PC AT 总线规范也被逐渐标准化 并衍生出著 名的 ISA 总线 Industry Standard Architecture 工业标准架构 与 PC AT 总线不同 ISA 总线采用 8 位和 16 位模式 它的最大数 据传输率为 8MBps 和 16MBps 今天来看这样的性能低得不可思议 但在当时 8MBps 的速率绰绰有余 完全可满足多个 CPU 共享系统资 源的需要 既然是标准化的总线技术 ISA 就基本不存在什么兼容 性问题 后来的兼容 PC 也无一例外都采用 ISA 技术作为系统总线 ISA 总线一直贯穿 286 和 386SX 时代 在当时 16 位 X86 系统对总 线性能并没有太高的要求 ISA 也没有遭遇任何麻烦 但在 32 位 386DX 处理器出现之后 16 位宽度的 ISA 总线就遇到问题 总线数 据传输慢使得处理器性能也受到严重的制约 有鉴于此 康柏 惠 普 AST 爱普生等九家厂商协同将 ISA 总线扩展到 32 位宽度 EISA Extended Industry Standard Architecture 扩展工业标准 架构 总线由此诞生 这是发生在 1988 年的事情 庞大的庞大的 PCIPCI 总线家族总线家族 PCI 总线诞生于 1992 年 英特尔推出 486 处理器 这个时候 EISA 总线成为瓶颈 因为 CPU 的速度已经明显高于总线速度 但受 到 EISA 的限制 硬盘 显卡和其它外围设备都只能慢速发送和接收 数据 整机性能受到严重影响 为了解决这个问题 英特尔公司提 出 32 位 PCI 总线的概念 并迅速获得认可成为新的工业标准 PCI XPCI X 锁定服务器领域锁定服务器领域 PCI X 总线由康柏 惠普和 IBM 等三家服务器厂商于九十年代末 共同发起 后来提交给 PCI SIG 组织修订 这项工作耗费了不短的 时间 最终在 2000 年正式发布 PCI X 1 0 版标准 PCI X 宣告诞生 PCIPCI ExpressExpress 总线取代总线取代 PCIPCI 在服务器领域遭遇总线速度困扰的时候 PC 系统也面临相同的 问题 而业界也认识到诞生多年的 PCI 总线是时候退出应用舞台了 在 2001 年的春季 IDF 论坛上 英特尔公司提出 3GIO Third Generation I O Architecture 第三代 I O 体系 总线的概念 它 以串行 高频率运作的方式获得高性能 而 3GIO 的体系设计也十分 富有前瞻性 它将被设计为满足未来十年 PC 系统的性能需要 3GIO 计划获得广泛响应 后来英特尔将它提交给 PCI SIG 组织 于 2002 年 4 月更名为 PCI Express 并以标准的形式正式推出 它的效能十 分惊人 仅仅是 X16 模式的显卡接口就能够获得惊人的 8GBps 带宽 更重要的是 PCI Express 改良了基础架构 彻底抛离落后的共享 结构 一个新的时代开始了 HyperTransportHyperTransport 总线总线 在系统总线家族中 HyperTransport 应该是一个另类 原因是 它只是 AMD 自家提出的企业标准 设计目的是用于高速芯片间的内 部联接 但随着 AMD64 平台的成功 HyperTransport 总线的影响力 也随之扩大 并成为连接 AMD64 处理器 北桥芯片和南桥芯片的系 统中枢 在这样的架构中 PCI Express 总线反而不再承担中坚角 色 只是承担设备扩展的单一职能 HyperTransport 便理所当然成 为 AMD64 平台的系统总线 在上述总线的发展过程中 总是一种总线取代另一种总线 一种 总线比另一种总线在功能上更优越 可见 原理学习很重要 懂得 了原理就可以在此基础上开发新的领域和新的发展方向 同时 学 习理论的时候 也要注意联系实际 毕竟我们学习也是为了更好的 应用到实际 Cpu 个发展更是日新月异 但最基本的一般原理在本书中我们都 可以学得到 重要的是 我们要联系实际好好的应用到实际中去 未来的 cpu 发展可能还会发生大的变化 但是都是可以有根可寻的 所以我们学习这本 计算机组成原理 是很必要的 三三 心得体会 心得体会 在学习 计算机组成原理 的过程中 使我认识到学习计算机原理 的重要性 通过本书的学习我了解到很多计算机方面的知识 知道 计算机有层次结构和组成结构 计算机在各个组成结构的协调工作 下完成很多人很难完成的功能 还了解到 cpu 的工作原理 cpu 还 可以处理很多突发事件比如 突然断电 死机时保存数据 硬件故 障等等 明白了 cpu 功能的强大 相当于人的大脑功能 在本书的 最后章节还讲到了微指令和节拍 深入到 cpu 内部 让我们更好的 知道计算机的工作原理 总之 在这本书中 我学到了非常多的有 关计算机方面的知识 使我从一个对计算机一点都不了解的盲人 变成了一个初学者 我从中收益甚多 我个人认为以后的计算机要是