计算机组成原理的课程综述

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：《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：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PCIExpress、HyperTransport高速串行总线。PC总线与ISA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（IndustryStandardArchitecture，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（ExtendedIndustryStandardArchitecture，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PCI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-X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PCISIG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-X1.0版标准，PCI-X宣告诞生。PCIExpress总线取代PCI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（ThirdGenerationI/OArchitecture，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PCIExpress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，PCIExpress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。HyperTransport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，PCIExpress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.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改进的话，主要在总线和CPU处理功能这两个方面来改进，总线的改进可以增加数据的传送速度和数据的传送量，这正是我们以后要实现的。Cpu的处理数据的能力虽然已经很强大了，但是离我们现在对计算机的处理数据要求还有一段距离，cpu的功能仍需要继续改进，其功能的强大直接影响到整个计算机的工作效率。我认为以后的计算机开发主要就在这两个方面，我以后也会在这两个方面下很大的功夫，本书给我了很多很多的有关计算机的知识。