对计算机组成原理心得

对计算机组成原理心得

对计算机组成原理心得 篇1

进入了大二的最后一个学期，本学期都是专业课程，对专业知识的要求也有了提高。本学期学习了《计算机组成原理》让我对计算机系统的组成和工作原理有了较深的理解与感受，也让我对计算机有了一个崭新体会与理解。

《计算机组成原理》是计算机专业一门核心专业基础课，在专业课程内有着非常重要的作用，对于要学习计算机专业的学生来说是一门非常重要的课程，这门课程要求我们通过基础知识的学习，简化问题，理解模型机的工作过程，从而建立计算机系统、计算机整机运行原理的概念，而且计算机的组成及运行原理的基本思想已经渗透到由计算机衍生出来的许多领域，而且我们要想真正理解软件，就必须理解硬件，软件和硬件共存于计算机系统中。

首先计算机组成原理的第一章是计算机概论。计算机是由硬件和软件组成的，计算机的硬件包括运算器，存储器，控制器，适配器，输入输出设备等。软件也是计算机系统结构的重要组成部分，也是计算机不同于一般电子设备的重要根源所在。计算机系统是一个由硬件和软件组成的多层次结构。

而第二章是计算机中的数据表示。我们在这章中要理解计算机中的各种进位计数制，并且必须掌握二进制与十进制之间的转换方法，这是一项学好这门课必须掌握的，接下来要理解数的原码、补码、和反码的概念，还要理解定点数、浮点数的概念和表示方法，掌握数据校验码的原理。

第三章是运算方法和运算器。尽管有些计算比较麻烦，但是我知道这些是学习这门课的基础。以及相关的指令系统和处理器等的工作原理。使我在概论和数据表示的基础上对计算机组成原理有了更深一步的了解。

第四章是指令系统。这章我们需要了解指令系统的基本概念、要求，并要理解指令的含义，要求我们掌握指令的编码格式、字长和扩展方法，还有几种常用的寻址方式和理解指令的一些基本的执行方式。

第五章是重要的中央处理器。本章我们需要了解CPU的各个组成部分及其功能，要理解指令周期的概念、时序的产生及其功能、CPU的控制方式和微程序及其相关的概念，了解流水线CPU多核等一些典型的CPU技术。

第六章是存储器。这一章我们需要重点掌握存储器的分类、性能指标和层次结构，掌握随机存储器和只读存储器的工作特征。理解cache的基本原理和工作方式，了解虚拟存储器的工作原理。

第七章是系统总线。计算机总线的功能与组成，总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念和基本功能都需要有深入的了解。

第八章是输入/输出系统。输入/输出系统的功能与组成，教学机的总线与输入/输出系统实例。理解I/O设备的信息交换方式和掌握中断响应过程，还有就是了解DMA方式的基本概念的传送方式和了解通道的概念及工作过程。

第九章是计算机外围设备。这一章需要我们了解计算机外围设备的特点和发展趋势，要了解主要外围设备的工作原理，掌握主要的外围设备与CPU之间的信息传递方式和主要连接方式。

这学期也即将结束，通过学习计算机组成原理的这门课程让我了解到本课程是学习计算机专业的主要核心课程之一。我也基本掌握了计算机的基本组成和结构原理，各功能部件在整机中的作用以及所要完成的任务，掌握了程序和数据在计算机中是如何存储的以及指令在计算机中的执行过程，并且初步了解计算机外部设备的基本结构与工作原理，在以后的生活和工作中遇到计算机方面的问题打下了良好的基础。

现在是计算机的时代，计算机技术发展很快，现在已经进入了“无所不在的计算”时代，所以学习好计算机组成原理是必要的，对于我们电子商务专业的学生来说掌握一些计算机组成原理的专业知识也是非常重要的。

对计算机组成原理心得 篇2

(1) 知识与技能: (1) 了解计算机硬件和软件的概念及其关系; (2) 了解计算机硬件的各个组成部分及其作用; (3) 知道存储器的分类、内存RAM与ROM的区别及其作用; (4) 了解软件的分类, 知道常见的软件的类别。

(2) 过程与方法: (1) 通过让学生观察计算机的结构和主要部件, 了解计算机结构及各部分的作用; (2) 通过学习活动让学生体验计算机软件的分类及其作用, 并归纳计算机系统的组成结构图。

(3) 情感态度与价值观:在学习过程中, 激发学生学习计算机基础知识的兴趣和积极探究的精神。

[教学重点与难点]

(1) 教学重点:计算机系统的组成及结构, 各主要部件的作用。

(2) 教学难点:难点:计算机系统的组成及结构。

[教学方法]

任务驱动法、讨论法、合作探究法、讲授法。

[讲授新课]

教师活动:完整的计算机系统由计算机硬件和计算机软件两部分组成。我们先来学习计算机的硬件系统。

1.计算机硬件系统

教师活动:计算机的硬件由主机和外部设备两部分组成。同学们刚刚提到的鼠标、键盘、音响等都是设备。对于外部设备根据作用不同又分为输入和输出设备。

(1) 输入、输出设备。

输入设备:将信息输入到计算机中的设备叫做输入设备。键盘、鼠标是最基本的输入设备。数码照相机还有麦克风、扫描仪、数码摄像机、摄像头也是输入设备。

输出设备:具有输出计算机结果和数据信息等功能的设备叫输出设备。如显示器、打印机等。在有些特定的情况下计算机也可以作为输出设备, 当计算机和Internet网连接后, 它成为网络终端, 这个时候计算机就是输出设备。

教师活动:接下来我们学习主机。主机包括主机板、电源、存贮器、显卡和声卡。 (PPT图片展示各个部件) 这节课我们主要了解中央处理器和存贮器。

(2) 中央处理器。 (PPT展示图片)

教师活动:我想问一下同学们, 我们人的行为是由身体的哪个部位管理的呢?

学生活动:大脑。

教师活动:人有大脑, 计算机也有大脑, 它就是中央处理器, 它是计算机的核心配件, 是由运算器和控制器组成, 负责解释、执行计算机基本指令, 完成计算机对各种信息的加工处理。

(3) 存贮器。

教师活动:我们经常用计算机听歌、看电影, 那么这些歌曲、电影它们都藏在了计算机的哪里呢?请同学阅读教材第18页到第19页的内容, 然后告诉老师答案。大家可以互相讨论。

学生活动:分组讨论, 回答问题。

教师活动: (布置任务) 这样我们就完成了对计算机硬件的学习。

2.计算机软件系统

教师活动:提问:我们现在是不是就可以使用我们刚刚组装好的计算机画幅画呢?

学生活动:回答问题。

教师活动:就像我们盖了一座大楼, 房子盖好了, 里面没有任何设施我们不能住, 只有硬件的计算机就像没设施的大楼, 我们一般把它称为裸机, 是不能使用的。那么我们这台计算机还需要什么才能使用呢?那必须有系统软件。

(1) 系统软件:用来管理和维护计算机程序的, 是计算机必备的软件。最重要的系统软件是操作系统, 是系统软件中最基础的部分, 是用户和裸机之间的接口, 同学们都接触过那些操作系统。

学生活动:回答。

现在请同学们为你的计算机选择操作系统。

(2) 应用软件。

教师活动:硬件有了, 操作系统有了, 我现在用自己组装的画画, 同学说可不可以呀?

学生回答:不行。

教师活动:是的, 不行。因为我还没有装应用软件, 应用软件是为完成特定任务而设计的计算机程序, 它分为两种可编程语言, 及我经常使用的播放器、办公软件等。除了老师说的这些软件, 你们还知道哪些呢?现在请同学为自己的计算机添加你所需要的应用软件。

教师活动:硬件、操作系统、应用软件都具备了, 这台计算机就组装完成了, 我们为自己胜利完成任务鼓鼓掌吧。通过组装计算机, 同学说说计算机硬件、系统软件、应用软件三者的关系。就像一家工厂, 办公楼和厂房是硬件, 用来生产产品的加工机械流水线等是系统软件, 应用软件是工人和管理人员。

对计算机组成原理心得 篇3

关键词：计算机组成原理；实验教学；改革

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21702-02

Discussing the Teaching Model of The Organization Principle of Computer in Computer Experiment Course

HAI Lin-peng,CHEN Feng

(Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China)

Abstract:The paper discusses the teaching model of The Organization Principle of Computer in computer experiment course, and puts forward a few methods to improve the teaching effect by analyzing the present condition which exists in many Chinese universities. All of these can promote the development of teaching of The Organization Principle of Computer in Chinese universities.

Key words:The Organization Principle of Computer;experiment lesson;reform

“計算机组成原理”是工科计算机及其相关专业的一门重要的专业基础课程。它是讲述计算机的一般结构、组成、原理的课程。本课程从计算机的基本概念、基本组成及基本功能着手，对计算机的各个基本组成部件的工作原理进行讨论，使学生掌握有关硬件的基本知识，尤其是各基本组成部件如何有机连接构成整机系统的技术，为培养学生对硬件系统的分析、设计、开发和使用能力打下基础。本课程的基础课是数字电路、离散数学等，后继课程有计算机系统结构、微机原理等。学生通过这门课的学习，要掌握计算机的基本组成与运行原理的基本知识(主要是运算器和控制器)，计算机硬件设计、制造、调试和运行维护等多方面的基本技能。为此，这门课的实验环节就显得尤为重要。在开展好理论教学的同时, 对实验教学环节必须给予足够的重视。通过实验教学，使学生具有较强的分析问题和解决问题的能力，以适应科学技术的飞速发展。

1 “计算机组成原理”课程实验教学的现状及存在的问题

目前, 计算机组成原理课程的教学基本上都是采用理论教学+实验的方式， 这种方式被国内外大学普遍采用。课堂教学讲授基本概念和理论知识，实验主要是为了加深对基本概念和理论知识的理解及培养动手能力。我国的计算机组成原理实验教学基本采用“计算机组成原理实验箱+ PC机仿真终端”共同完成实验的方式。一般来说，这种结构的教学机的硬件部分都在实验箱上实现。我院教学主要采用的的是清华大学研制的TEC-2实验系统。TEC-2实验系统是清华大学专门为《计算机组成原理》课程的教学实验而研制的。该系统的硬件和软件完整，配备合理。 TEC-2机的主体，包括计算机的运算器、控制器、存储器三个功能部件 ，配备了两个串行接口电路，可以接终端、 PC 机或另一台 TEC-2机，装置上还设置了 20 余个钮子开关、两个十二位的微型开关、多个按键和 16 个发光二极管，用于手动方式的实验。此外，还配有多种实验接口板用 50 芯扁平电缆与接口机进行联机，学生可以在接口板上搭接线路，完成硬软件的调试实验。该实验设备从这门实验课开设之初到现在为计算机组成实验的教学立下了汗马功劳。 但是, 随着计算机技术的发展，它已经不能满足我们的教学目标，在这几年的教学实践中，我们发现了几点不足。

(1)实验设备的可维护性不好。TEC-2实验箱是上世纪90年代末的产品， 所采用的主要器件的型号比较老。现在这些芯片在市面就很难买到。过了厂家的保修期后，维护起来就比较麻烦。由于操作实验箱的的学生好多都不太熟练，难免有操作错误的时候，损坏芯片是常有的事。由于缺少相应软硬件支持，使得维修周期比较长，影响了实验课程的正常开设。

(2)实验的交互性不足。在实验课上, 教师通常会按着实验目的、实验内容、实验结果的思路给学生讲解, 然后演示。但是部分学生理解能力有差异，在课堂上往往掌握的不太好, 到了实验室面对实验箱经常不知所措，影响实验效果。如果有一个好的仿真软件, 教师在课堂上可以通过多媒体教学设备先模拟一下,让学生看到实验效果，那么实验的效果会好一些。

(3)实验的扩展接口太少。TEC-2实验箱厂家在设计的时候,根据需要用到了少量可编程器件, 这些都是有固定作用的, 学生不能改动其中的程序，整体功能还不强大，所以学生只能在实验箱上面做验证性实验，相对的提高性的实验完成起来就比较困难。

在教学过程中，我们还发现传统的实验教学模式也有几个问题值得注意。传统实验教学模式一般由这样几个步骤完成: 首先由老师简单讲解课堂实验的内容及原理。然后学生按要求的实验步骤完成实验项目。最后老师检查实验数据记录。这种传统实验的教学中，少了一个重要的环节，就是学生对本节实验课理解程度以及创新能力的考查。所以实验过程中经常有下面几种情况发生。

第一, 实验过程中不求甚解。现在上实验课，大部分学生在实验过程中, 只是按老师安排好的实验步骤完成实验，而对于步骤的原因及电路结构根本不假思索，对于芯片及电路的作用也不去考虑。实验做完了还是什么都不知道。这样做实验, 根本无法真正做到理论与实际的结合，也很难培养出动手能力强、有创新能力的学生。

第二, 学生对实验的主动思考能力没有调动起来。作为教师，在实验过程中我们不能只是等着学生来提问，而因该主动的去激发学生学习积极性。为此我们需要为每个实验设置一些要求学生动脑筋的思考点，激发学生对实验的思考，从而让学生真正掌握试验中所包含的知识。

2 相应的改进思路

(1)更新实验仪器设备。鉴于原有试验设备已经老化，我们申请购置一批新型的实验设备，主要包括TEC-XP实验系统。TEC-XP是16位的教学实验系统，它有自己的指令系统和监控程序，能够与终端或PC机相连，可以进行联机操作和执行比较完整的程序。实验系统分成主要的两个部分：一部分采用模块化的结构(运算器、控制器、主存储器、I/O接口和中断)构成一台完整的模型计算机，支持组合逻辑控制器和微程序控制器两种控制器方案，两种控制器紧凑合理，完成教学实验方便高效；另一部分采用先进的FPGA芯片，学生可自行设计CPU(流水和CACHE)。系统的软硬件配置完整，技术资料齐全，支持的实验项目多达14项，比现有设备多了许多。有了这套设备，我们就可以让学生体验更多的教学内容，锻炼学生的动手能力和自主创新能力，提高实验教学效果。

(2)加强与数字电路技术实验的衔接。“数字电路技术”是计算机组成原理这门课的重要的先导课，在教学过程中我们发现好多学生数字电子技术学得不好，直接影响到计算机組成原理这门课程的学习。在进行计算机组成原理实验时, 最难就是控制器部分的实验，它和数字电路技术中的组合逻辑电路设计和时序电路设计紧密相关。如果在上述试验中引入相关加法器的内容，则为学生学习组成原理实验打下了良好的基础。

(3)改革实验教学模式。为了改变学生在实验课上不求甚解得情况，我们决定改革实验教学模式。我们将实验分为三个阶段：基础性实验，验证性实验和设计性实验。在基础性实验阶段，学生将学习实验设备的使用，基本实验方法和技术，实验机系统结构的组成等。通过设计小实验的验证和应用，要求学生掌握实验系统中每个单元模块的内部结构及相关电子芯片的基本逻辑，理解单元模块的工作原理及该单元模块在整机系统中的应用；在验证性实验阶段，我们将要求学生掌握实验箱中指定的基础性实验项目。在实验以前，学生要先预习实验内容，并填写预习报告。我们在预习报告中将提出一些与实验有关的问题，要求学生作答。教师在确认学生预习报告合格后方可让学生进入实验室做实验。这样可以迫使学生必须去思考实验内容，从而为实验内容打基础；在设计性实验阶段，我们将利用实验设备的强大功能，让学生自行设计一些题目并加以实现，或指定一些题目。通过这一阶段的系列实验，要求学生能利用在第二阶段建立的整体思想，对指导教师提出的课题任务，提出解决方案，陈述原理的应用，自主设计实验所用的单元模块以及实验步骤，进而通过实践得出实验结论。学生在这一阶段, 通过自主实验的设计，整体素质将得到很大的提高。

3 结束语

计算机组成原理是一门非常重要的专业基础课，其实验教学过程尤为重要。我们希望通过我们的努力，能使学生学好这门课程，达到融会贯通，动手能力得到进一步的提高，为以后的课程的学习打下良好的基础。

参考文献：

[1]任春明,刘军.计算机组成原理实验教学的思考与改进[J].实验技术与管理,第23卷,第10期,2006年10月.

[2]杜根远,李娟.关于计算机组成原理课程及实验教学的探讨[J].实验室科学,2006年6月第3期.

[3]李彩虹,屈志毅,刘刚,马俊.“计算机组成原理”实验课教学模式探讨与实践[J].高等理科教育,2006年第2期.

计算机组成原理心得体会 篇4

计算机技术是世界上发展最快的科学技术之一，产品不断升级换代。当前计算机正朝着巨型化、微型化、智能化、网络化等方向发展，计算机本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛，从而使计算机成为工作、学习和生活中必不可少的工具。对于计算机我们只是一个小小的探索者，还有更大的知识海洋等待着我们去挖掘，去学习。

这学期开始，在郄老师的讲课中我们由浅及深的学习了《计算机组成原理》这门课程。从第一章计算机的概论讲起讲了计算机的发展，分类及应用;计算机的工作过程与性能指标;计算机系统的基本组成;计算机系统的层次结构。

然后又分别给我们讲述了计算机中数据的表示;运算方法和运算器;指令系统;中央处理器;储存器等等通过郄老师对于计算机各个方面深入细致的讲解我们对于计算机有了跟多的理解和认识。在对于今后对计算机接触中，给予了我们莫大的帮助，《计算机组成原理》这门课程对我们今后的工作学习也有着不可磨灭的作用。

计算机系统由硬件和软件两大部分组成.(1)硬件的组成(输入设备,输出设备,存储器,运算器,控制器)输入设备:使计算机从外部获得信息的设备如鼠标,键盘,光笔,扫描仪,话筒,数码相机,摄像头,手写板输出设备:把计算机处理信息的结果以人们能够识别的形式表示出来的设备如显示器,打印机,绘图仪,音箱,投影仪存储器:如硬盘，光驱，U盘运算器:算术运算,逻辑运算控制器:如从存储器中取出指令,控制计算机各部分协调运行控制器和运算器整合在CPU中(2)软件的组成软件定义:程序和有关文档资料的合称软件分类:系统软件(使用和管理计算机的软件)和应用软件(专为某一应用编制的软件)常见的系统软件有:操作系统,数据库管理系统和程序设计语言常见的应用软件有:辅助教学软件,辅助设计软件,文字处理软件,信息管理软件和自动控制软件。《计算机组成原理》中也涉及到：

1、计算机的特点、发展概况、应用领域、分类、发展趋势、系统的组成。

2、数据在计算机中的表示以及转化、运算规则和编码。

3、运算方法和运算器。

4、指令、格式、寻址方式、类型和功能。

5、存储系统。

6、中央处理器(CPU)，功能、组成、时序、指令周期，基本原理。

7、系统总线、概念、分类、组成借口和总线结构。

8、输入输出系统、外设、查询方式。

9、外围设备、输入和输出以及外存、等等有关于计算机的多种方面的知识。

《计算机组成原理》以冯·诺依曼计算机模型为出发点，介绍单机系统范围内计算机的组织结构和工作原理在如今这个时代，计算机技术发展的很快，我们已经进入了“无所不在的计算”时代，计算机的表现也是多种多样，但他们都是以计算机基本体系结构为基础的。

计算机组成原理是一门十分重要的理论与实践技术相结合的专业基础课程;计算机的组成及运行原理的基本思想已经渗透到由计算机衍生出来的许多领域。要想真正理解软件，就必须理解硬件，软件和硬件共存于计算机系统中。

通过这次学习我真正体会到了计算机知识的更新是很快的,随着教育体制的改革和教育理念的更新,以及信息技术的飞速发展,如何接受新的教育理念,转变我们传统的教育观念,来充实我们的专业技能,已经成为我们每一个人必须要解决的第一个问题.只有地学习,才能掌握最新的知识,才能在以后把工作做得更好.我们也渴望能够多学关于计算机方面的知识.我相信在更多的学习机会中，我们懂的也会越来越多。

《计算机组成原理》带给我们不仅是知识，更是同学们在课堂上学习的乐趣，是老师与同学们共同学习共同进步的钥匙。计算机的奥秘不仅仅是一趟讲课和一本教程可以完全概况的了的。在今后的学习和生活中，计算机时时刻刻陪伴在我们的身边，在互联网时代，计算机作为一个人与人沟通的

计算机组成原理论文 篇5

课 程 论 文

题

目 系

部 专

业 班

级 学生姓名 指导教师

计算机组成原理课程综述 计算机科学与技术系

嵌入式 11级计本（2）班

*** 张向东

2013 年 5 月 20 日

计算机组成原理课程综述

内容摘要

计算机组成原理是计算机科学与技术系嵌入式专业中非常重要的基础专业课程，是以“数字逻辑”等专业基础课程为基础的一门课，同时也是“计算机系统结构”、“操作系统”、“计算机接口技术”等专业课程学习的基础课程。在当下网络横行的年代，计算机组成原理有着十分广泛的应用，也与我们的日常生活密不可分。日常生活中的科学计算与数据处理就是其最为广泛的应用之一，又如，电子商务，网络教育，人工智能等现今热门的领域也都是以其为基础的。作为计算机系的学生，我们必须学好计算机组成原理这门课程。本文旨在对这门课程的学习上进行一些讨论。

为此，我们需要从计算机的基本概念、计算机系统的基本组成及基本功能着手, 学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理,掌握有关软、硬件的基本知识,尤其是各基本组成部件有机连接构成整机系统的方法,为培养自身对计算机系统的分析、设计、开发和使用能力打下基础。

一． 计算机组成原理课程综述

计算机组成原理这门课程主要介绍了计算机系统的基本组成，计算机硬件系统，中央处理器和控制单元。课程主要研究CPU、主存储器、I/0接口和输入/输出以及总线的结构和功能。通过对本门课程的学习,可以在自己的脑中建立计算机的整机概念，深入了解计算机的工作原理，掌握计算机组织与实现的技术和方法，以及计算机系统分析和系统设计的方法，从而为计算机专业以后要上的专业课的学习打下坚实的基础。

计算机组成原理从内容上看有以下几个特点：一是虽然计算机的五大部件自成体系，较为独立，但是从整机来看，整个课程具有明显的整体性；二是某些设计思想可应用于不同部件，具有相通性，比如并行性思想；三是课程内容相对固定，但也有新的技术理论不断出现，需要关注新技术的发展。

二． 课程主要内容和基本原理

（一）计算机系统

计算机系统是由“硬件”和“软件”两大部分组成。所谓“硬件”，是指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等。所谓“软件”，它看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。此外，冯·诺依曼认为，计算机由运算器.存储器.控制器.输入设备和输出设备五大部件组成。

（二）计算机系统的硬件结构

在这一章节中我们需要掌握的有系统总线，存储器和输入输出系统。在系统总线这一章节中，我们要重点掌握的有计算机总线的功能与组成，总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念和基本功能。总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。总线可以分为片内总线，系统总线和通信总线。

而在存储器这一章节中，应重点掌握随机读写存储器的字位扩展情况，主存储器的组成与设计，cache存储器的运行原理以及虚拟存储器的概念与实现。

在输入/输出系统中，输入/输出系统的功能与组成，总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式，中断与DMA的请求、响应和处理是我们要着重学习的。

（三）中央处理器

中央处理器这一单元是我们这学期学习的重点，需要重点掌握的有计算机的运算方法，指令系统，CPU的功能与基本组成等。计算机的运算方法中定点运算尤为重要，其中补码运算需要重点掌握。在指令系统里指令的一般格式和寻址方式是重点。而CPU的功能与基本组成中的中断系统则应好好学习。

（四）控制单元

这章介绍了控制单元的功能和设计，其中要对微程序和微操作应做为重点掌握。

三． 实际应用

自ENIAC问世后将近30余年的时间里，计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵设备。在20世纪70年代中后期，大规模集成工艺日趋成熟，微芯片上集成的晶体管数一直按每3年翻两番的Moore定律增长，微处理器的性能也按此几何级数提高，而价格也以同样的几何级数下降，以至于以前需花数百万美元的机器（如80M FLOPS 的 CRAY）变得价值仅为数千美元(而此类机器的性能可达200M FLOPS)，至于对性能不高的微处理器芯片而言，仅花数美元就可购到。正因为如此，才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域，乃至走进普通百姓的家中，也使得计算机的应用范围从科学计算，数据处理等传统领域扩展到办公自动化，多媒体，电子商务，虚拟工厂，远程教育等，遍及社会，政治，经济，军事，科技以及个人文化生活和家庭生活的各个角落。

四． 心得体会

计算机科学与技术的发展日新月异，可是，不管它如何发展，都离不开计算计组成原理的理论支撑。而对于计算机组成原理的学习，我认为重点是理解，老师也常常教导我们不要死记硬背，而要理解，这样学习效率才会提高。例如，定点运算中的补码运算，如果光靠死记硬背的话，我想学起来是十分痛苦的。但是，如果理解之后再去运算那就容易很多了。

此外，我觉得任何一门工科课程都要有动手实验的环节，计算机组成原理实验也是十分重要的。可是我觉得这个学期开设的组成原理实验课程太少了。通过实验，我们可以能够更加深入地了解计算机的组成、结构和工作原理，从而提高对计算机系统的分析和设计的能力。再者，实验更是我们创新思维的源泉，是培养高素质创新型计算机专业人才的重要保障。通过实验可以加强我们的动手能力，加深对课程的认识，加大学习的热情和兴趣。总之，我觉得实验是课程学习重要环节之一。

五． 结语

刚开始学习这门课程的时候，觉得这门课程应该是一门特别简单的基础理论课程，就像计算机导论一样，所以开始时，对待这门课的态度其实也没有那么认真。不过因为张老师是个十分认真的老师，所以上课的时候还是蛮认真听讲的。在开实验课之前，我还没有对这门课有兴趣，但是开了实验课之后，我觉得计算机组成原理也挺有意思的，就有了兴趣。只是可惜，实验课开的太晚了，而且也不多。此时的我，也慢慢意识到了计算机组成原理这门课的重要性。同时，我坚信，这门课程对我以后的学习会有很大的帮助。

六． 参考文献

计算机组成原理 中断实验 篇6

实验地点：格致A315 实验日期：2016年12月29日

一、实验目的

学习和掌握中断产生、响应、处理等技术；

二、实验说明及内容 说明：

1．要求中断隐指令中执行关中断功能，如果用户中断服务程序允许被中断，必须在中断服务程序中执行EI开中断命令。

2．教学机的中断系统共支持三级中断，由三个无锁按键确定从右到左依次为一、二、三级中断，对应的INT2、INT1、INT0的编码分别是01、10、11，优先级也依次升高。这决定了它们的中断向量（即中断响应后，转去执行的程序地址）为XXX4、XXX8、XXXC；可以看到，每级中断实际可用的空间只有四个字节，故这个空间一般只存放一条转移指令，而真正的用户中断服务程序则存放在转移指令所指向的地址。

3．用户需扩展中断隐指令、开中断指令、关中断指令、中断返回指令及其节拍。

内容：

1．扩展中断隐指令。

2．扩展开中断指令EI、关中断指令DI、中断返回指令IRET。

3．确定中断向量表地址。中断向量表是以 XXX4H为首地址的一段内存区。高12位由用户通过置中断向量用的插针（在三个无锁按键下方）确定。三级中断对应的中断向量为XXX4H、XXX8H、XXXCH。当有中断请求且被响应后，将执行存放在该中断的中断向量所指向的内存区的指令。

4．填写中断向量表。在上述的XXX4H、XXX8H、XXXCH地址写入三条JR OFFSET转移指令，OFFSET分别对应三段中断服务程序的相对地址。但在本仿真终端中输入时，用户不需要计算偏移量，直接输入要转向的绝对地址即可。

5．编写中断服务程序。中断服务程序可以放在中断向量表之后，中断服务程序可实现在程序正常运行时在计算机屏幕上显示与优先级相对应的不同字符； 6．编写主程序。可编写一死循环程序，等待中断；

三、实验过程及步骤

1．填写中断向量表。

（1）选择3级中断的中断向量为2104H、2108H、210CH。

（2）教学机中下方有一个12们波特开关，设置中断向量的高12位为：0010 0001 0000.开关向上为1，向下为0.（3）填写中断向量表：

从2104H单元开始输入下面的程序：

（2104）JR 2120

；跳转到中断服务程序(2108)JR 2130(210C)JR 2140

2．编写中断服务程序

该中断服务程序，先开中断，显示字符“BI”和对应的中断优先级“1”、“2”或“3”后，等待从键盘输入一个字符，在键盘输入一个字符后，显示该字符和字符“EI”，然后退出当前中断服务程序，返回中断断点，继续执行。用A、E命令从2120H单元开始输入下面的程序（标有*的语句要用E命令输入）2120：PUSH R0 2121: PUSH R3 2122: MVRD R3,31 2124: JR 2150

2130: PUSH R0 2131: PUSH R3 2132: MVRD R3,32 2134: JR 2150

2140: PUSH R0 2141: PUSH R3 2142: MVRD R3,33 2144: JR 2150

*2150: EI 2151: MVRD R0,0042 2153: CALA 2200 2155: MVRD R0,0049 2157: CALA 2200 2159: MVRR R0,R3 215A: CALA 2200

215C: IN 81 215D: SHR R0 215E: SHR R0 215F: JRNC 215C 2160: IN 80

2161: MVRD R0,0045 2163 CALA 2200 2165: MVRD R0,0049 2167: CALA 2200 2169: MVRR R0,R3 216A: CALA 2200 216C: POP R3 216D: POP R0 *216E: IRET

2200: PUSH R0 2201: IN 81 2202: SHR R0 2203: JRNC 2201 2204: POP R0 2205: OUT 80 2206: RET

3、编写主程序

从地址2000H开始输入下列程序 *2000: EI 2001: MVRD R0,0036 2003: CALA 2200 2005: MVRD R0,4000 2007: DEC R0 2008: JRNZ 2007 2009: JR 2001 200A: RET

4、运行主程序，等待、响应中断。在命令行提示符状态下输入： G 2000

屏幕将连续显示“6”.在程序执行过程中接下教学机右下方任意一个无锁按键。此时，教学机转向执行本级中断服务程序。在接收键盘一个字符后，退出当前级的中断服务程序，恢复中断现场，接着执行断点处的程序。若在此期间，又有更高一级的中断请求，则教学机转向执行该级的中断服务程序。需要注意的是，若当前中断为高级的中断，则不会响应低级中断。

5、扩展提高内容：在保证上述案例所有功能条件下，补充实现：（1）按键盘上的任意键退出中断过程中要求显示所按键字符；

（2）将主程序的死循环修改为按空格键退出循环。

四、实验结果及分析

实验结论：通过中断可以调用子程序，同时中断可以嵌套，同时中断也有优先级，优先级较高的优先调用，优先级较低的要等到优先级比他高的中断调用以后才调用。

实验心得体会:通过本次实验懂得了什么是中断，同时也学会了中断的调用，以及中断的优先级和中断的调用次序。同时通过本次实验我懂了计算机内部线程与进程的调用。在写入程序的时候，监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；上述程序中带*者为扩展指令。在扩展实验中，应循环地址写为实验指导书上默认的“2007”导致输入的“6”不能一直循环，导致实验不能成功，最后在老师的指导下，发现错误，及时将地址改正为“2009”，获取到循环值后，最后实验成功，让我意识到做实验时，应该准确、细心的操作和输入正确的值。

《计算机组成原理》实验教学改革 篇7

提高实践教学的质量,除了在硬件设施等大环境上做出改善外,还需在主观上改变学生“重课堂理论轻实验实习”的思想,切实改变实验课堂上“教师为主”现状,转变成为以“学生为主,教师为辅”实验教学模式,培养学生自主学习以及创新能力。

本文以我校计算机组成原理实验室为例,结合专业特点,探索实验教学改革。我校计算机组成原理实验室主要面向信息工程学院计算机科学与技术、信息管理与信息系统和物联网等三个专业的本科生。在专业课程结构中,计算机组成原理课程属于必修的专业基础课。该课程能让学生从底层剖析计算机的基本组成及工作原理,掌握基本的设计技术,提高解决数字系统的实际能力,为后续专业课程学习打下基础,是计算机科学与技术专业本科生的核心课程之一,在计算机学科中处于承上启下的地位[1]。计算机组成理论内容比较抽象难懂,很多涉及计算机内部的构造、工作原理等难点只有通过实验加以验证,学生真正理解和掌握。而传统的实践教学方法效果不佳,学生感觉计算机硬件知识抽象,动手能力得不到锻炼[2]。本文从计算机组成原理实验的预习考核、实验教学过程控制等方面出发,在实践教学改革上做了一些有益的探索与尝试,辅助教师有效的安排和组织实验教学过程,彰显实践教学在人才培养中的主导作用。

1 存在的主要问题

1.1学生中普遍存在“重理论轻实践”的观点,实验预习形同虚设

目前各个高校的实验课程预习过程也缺乏模拟演练,都是学生阅读一定的资料后就算完成,无法验证对错,只有在实际动手操作中才能验证对实验内容的理解是否正确,如此预习方法效果不佳[3]。此外学生普遍对理论课程比较重视,而对实验课程抱着敷衍的态度,实验前没有进行预习,实验课上一般也是按照实验指导书上的步骤,或者将其他同学的连线图“依葫芦画瓢”。

1.2实验过程缺乏监控,导致实验效果不理想

在实验课堂上教师的指导任务很重,计算机组成原理实验室一次课安排32名学生实验。教师在实验指导上难免顾此失彼,照顾不到所有学生,导致实验教学效果差。所以考虑由实验技术人员事先培养随堂的勤工俭学学生或者学生志愿者做好教师的实验助手工作。

1.3实验课程结束,实验室环境差。

实验室课程安排紧密,一天里面多个班级做实验,整洁的实验室环境对于老师、学生以及实验效果都会起到积极的作用。这样寻找到切实可行的方法来加强学生的实验仪器操作规范意识和环保意识就非常的重要。

2改革实施后的效果

2.1突破实验空间的限制,辅助教师把好预习关

通过课题研究,课题组通过开发完成了基于PROTEUS软件的网络预习考核系统,该考核系统的界面如图1所示。该考核系统运用虚拟实验软件来搭建计算机内部各个部件的电路构造,用以模拟实验室现场真实的实验环境,让学生在系统所搭建的“虚拟实验台”上进行实验连线,这样完成实验基本的操作步骤,并最终通过系统考核题后才允许进入实验室进行实验。这套网络预习考核系统的运用使学生在进入计算机组成原理实验室前已经对接下来要做的实验任务、所需设备和元器件有了一个初步的理解,进一步保障学生实验预习的真实性和可靠性。同时作为学生实验成绩评定的一个参考,督促学生用好考核系统,认真完成实验预习。组成原理实验预习考核系统功能模块结构图如图2所示。

2.2 结合本实验室特点,加强实验教学的过程监控

高校教学的过程监控有很多环节,有学校学院的两级督导制度,有学生对教师的网上测评系统等。同样实践教学需要良好的过程监控手段,如果该过程控制一旦失衡,实践教学就有可能流于形式形同虚设[4]。本文研究让部分学生辅助教师完成实验辅导的任务,从而实现加强实验教学的过程监控的目的。

在硬件实验上,教师实验指导任务繁重,其中硬件连线检查和仪器设备使用指导工作占了很大比例。通过由实验技术人员在课前预先培养基础较好的学生来熟悉实验环境,通过系统培训让他们了解实验内容,熟悉实验仪器设备的使用,解决实验中出现的问题,这样就有能力在实验课程中去帮助同学解决问题。实践证明,此方案的实施减轻了教师的指导工作量,提高了学生实验的效率,同时也起到监督其他同学端正实验态度作用。

2.3结合本实验分室特点,加强学生和实验技术人员的实验素养

将实验课程涉及的仪器仪表的使用规章、注意事项等以“制度上墙”的方式进行规范。通过教师或者实验技术人员在学期初第一次实验课上对学生进行重点培训。建议教师将学生的实验素养分数记录在册,并在实验成绩里做出体现。

此外培养勤工俭学学生信息员。通过与学生办公室相关老师沟通,每学期挑选实验课程班级的学生参与勤工俭学,负责实验结束后对实验室进行快速整理工作,并在实验课程过程中掌握实验仪器的运行情况,及时与实验技术人员沟通以保证实验正常进行。

3结束语

计算机组成原理课程理论性强、硬件知识抽象,导致实验效果不佳,课题组经过2年的实践积累,不断总结经验,摸索出一系列计算机组成原理实验教学的具体实施方案。通过在传统的实践教学上强化预习环节,保障学生在实验预习的真实性和有效性。通过培养学生信息员来辅助教师完成实验辅导的任务,从而加强实验教学的过程监控的目的。实践证明,改革后的实践教学方法更能适应相关专业学生的学习特点和水平,并且能提高学生的动手设计能力和创新能力,为我校培养应用型创新型人才打下了坚实的基础。

参考文献

[1]张磊,郑榕,田军峰.《计算机组成原理》实验教学改革[J].实验科学与技术,2013(4):221-224.

[2]杨斐.“计算机组成原理”课程的创新性实践教学探索[J].湖北理工学院学报,2013(29):67-69.

[3]迟宗正,赖晓晨.计算机组成原理实验新教学模式研究[J].实验技术与管理,2015,32(5):232-234.

对计算机组成原理心得 篇8

关键词:计算机组成原理;课程改革;实践教学

一、引言

《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业和软件工程专业的专业主干课,本课程围绕计算机的5大部件全面地阐述计算机的组成和工作原理,以及各大部件之间的关系,进一步引申出各大部件的设计实现方法。

在教学过程中发现,学生在学习这门核心课程的过程中普遍感到很吃力,究其原因,是因为《计算机组成原理》这门课本身在计算机科学与技术专业的系列课程中起着承上启下的作用,涉及内容较多。另外,这门课程还是一门强调动手实践能力的课程,由于硬件课程实践本身的复杂性,从而降低了学生的学习兴趣,导致学生“重软件、轻硬件”的现象。为此,针对本课程教与学中存在的问题,《计算机组成原理》课程组全体教师对教学内容、教学方法、实践环节进行了改革,以提高教学质量和教学效果。

二、教学内容的改革

为了更好的提高教学效果,在教学内容上提出了:选用优秀教材,去繁就简强调基础,以“计算机整机的概念与设计”为核心,理论实践并重的教学理念。

1.选用优秀的教材。

教材是学生接触这门专业课程的第一份资料,教材的优劣直接影响到学生的学习兴趣。好的教材最基本的要求应该是具有良好的可读性。首先要求教材要主线清晰、组织衔接合理得当,应该能够把一个深奥的问题说的浅显易懂,这样,对于基础不深的学生也可以理解;其次要求教材应该涉及面广泛,尤其要及时引入本专业的前沿知识;第三要求教材具有权威性,要选用国家级规划教材。如果教材的可读性良好,学生自学也可以完成,那么无疑培养了学生自我学习的兴趣和能力,对以后他们的工作学习都会有极大的帮助。

目前,我们选用的是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,国家精品课程主讲教材《计算机组成原理(第二版)》,该教材出版于2008年1月,作者唐朔飞长期从事计算机科学研究工作,她主编的《计算机组成原理》曾经获得教育部2002年全国普通高校优秀教材二等奖,2005年以该教材为核心的“计算机组成原理”课程被评为国家精品课程。

2.以知识结构为基础,合理安排教学内容。

要很好地组织教学,必须合理地组织知识结构,研究课程内容的联系,精炼出课程、章、节等各层的知识结构,构建一个知识的层次框架,形成知识的逻辑关系,逐步展开各层次的知识点的教学。在组织教学过程中,应该合理安排教学内容,重点难点多讲细讲,重要概念、重要原理讲细讲透,使学生能很好地理解和掌握;易懂的内容少讲粗讲,有些问题交给学生课下解决。

3.理论实践并重。

教学实践是计算机组成原理课程教学内容的一个十分重要的环节,经过计算机组成原理的课程学习,学生应该了解整个计算机的组成原理、工作过程及设计方法。在课程的教学过程中,采用了理论指导实践、实践促进理论教学的改革方案。最典型的例子就是在讲授控制器原理的部分,为了便于学生理解,在课堂上为学生设计了一个与实验用模型相同的模型机,充分做到让学生了解计算机的每个部件。这样即促进了学生的理论学习,也促进了学生的实验学习,二者互补并重。同时,在设计CPU的过程中涉及到数据表示、指令系统、运算电路、控制方式、指令流程、微操作流程等等的知识恰好可以与此前所学的理论知识呼应,做到了“学而时习之”。

此外,我们还时时注意在授课过程中引入新技术新理论,把基础理论知识和新技术、新知识有机的结合在一体。

三、教学方法的改革

在教学方法上我们提出了:采用“任务驱动”教学法拓展学生思维,采用CAI课件增加学生记忆,采用网络资源巩固学生知识的方法。

1.采用“任务驱动”教学法拓展学生思维。

为了提高学生对知识的理解,采用“任务驱动”的方式来拓展学生思维。具体方法是在学生充分掌握了基础知识的前提下,增加课堂讨论思考题目。

例如:运算器是计算机组成的五大部件之一,是《计算机组成原理》这门课程的重要部分,由于教学时间紧张,我们在讲明运算器的工作原理的基础上,要求学生自行设计运算器电路,以及运算器中的移位器电路。学生在自己设计电路的过程中对运算器的工作原理进行深入思考,使细节问题清晰化明朗化,既学到了知识,又提高了创新能力。

再例如:指令译码器是计算机控制器中的一个重要器件,通过它对指令进行译码,决定控制器对运算器的控制。译码器的电路直接影响到控制器的工作情况,也就影响整个CPU的效率,学生通过设计译码器,可以拓展思路,加深对控制器功能的思考,提高学习兴趣。

通过这样的训练,提高了学生的创新能力,形成了教与学的互动。

2.采用CAI课件增加学生记忆。

《计算机组成原理》这门课中,涉及到的知识点多,运用的方法也比较复杂,为了能够让学生快速的记忆各个知识点,我们在讲授过程中结合实际情况适当增加了一些CAI课件辅助教学。

例如在定点数乘法除法的运算中,增加了CAI课件使学生更直观地看到了该运算方法执行的过程,再例如在控制器部分,通过CAI课件显示出指令流、数据流流动的方向,便于学生加深对知识的理解。

3.采用网络资源巩固学生知识。

随着信息社会的发展,网络成为了一个新的巨大载体,各高校都组建了自己的校园网络。为了巩固学生所学的知识,我们也建立了《计算机组成原理》网络资源,资源中有教学笔记,教学课件,课后练习及答案等。教学笔记是课程组教师的学习笔记心得,即可以作为青年教师的教学指导也可以做学生的参考资料,更有利于对教材的理解。课后练习可以提供给学生一个自主练习的机会,因为每道习题都配有详细答案,充分弥补了课堂上讲解例题较少的缺憾。

此外,我们还注重学生双语方面的能力,由于课程内容较难,我们只采取了关键词用双语的初级双语模式,为学生以后阅读外文资料奠定基础。

四、实践教学的改革

实验、课程设计环节是教学工作的一个重要环节,是学生把理论知识与实际应用结合的机会,作为计算机科学与技术专业的核心课程,《计算机组成原理》这门课程必须开设课程设计。

课程组先后开发了《计算机组成原理创新性实验仿真系统》和《计算机组成原理课程设计实验仿真系统》,前者可以支持创新性实验,实现了让计算机硬件“动”起来的目的,后者可以在仿真系统上,进行CPU的设计,实现了一个能“算”起来的小型计算机系统。通过创新性实验和课程设计把原本枯燥的理论知识变成了灵活的应用,使学生的理解能力增强了,学习兴趣提高了。通过这些仿真系统进行课程设计,使学生综合分析问题和解决问题的能力得到了很大的提升,在这个环节中,教师可以因材施教,根据不同层次的学生安排相关难度的题目,充分发挥出学生的创新潜能。

目前,学院开设了Verilog HDL硬件描述语言课程,课程组利用新的实验设备进行真正的CPU设计,实现真正的小型计算机系统。把学生分成若干小组,按CPU模型理论设计、CPU模型Verilog HDL软件设计、Verilog HDL软件调试分工,每组3人,共同设计一个8位或16位的计算机系统。此课程设计独立设课,独立核算学分。这不仅促进学生的理论知识、实践能力,也是对他们合作能力的一种考察。

五、结束语

近几年来,课程组全体教师对《计算机组成原理》课程进行改革与实践,本课程正朝着理论与实践结合更紧密,课程内容更完善的目标前进。2002年,《计算机组成原理创新性实验仿真系统》获黑龙江大学教学成果二等奖;2006年,《计算机组成原理》课程被评为黑龙江大学校级精品课;2007年,《计算机组成原理课程设计实验仿真系统》获黑龙江大学CAI课件成果二等奖。课程组全体教师正在为早日使《计算机组成原理》课程成为黑龙江省省级精品课而努力。

参考文献:

[1]唐朔飞.计算机组成原理(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2008.

[2]易小琳,彭一凡.基于Verilog HDL的流水线模型机的设计与实现[J].北京工业大学学报,2007(10):1096-1101.

[3]易小琳,朱文军,鲁鹏程,等.计算机组成原理实践教学的研究[J].计算机教育,2006(8):152~154.

计算机组成原理课程论文 篇9

【内容摘要】： 本论文主要在课程的学习上作一些讨论。该课程主要介绍计算机硬件的结构与基本原理和计算机系统的实现方法。课程主要研究CPU、主存储器、I/0接口和输入/输出以及总线的结构和功能。使学生建立计算机系统的概念，深入了解计算机的工作原理，掌握计算机组织与实现的技术和方法，以及计算机系统分析和系统设计的方法，从而为计算机专业其他专业课的学习打下坚实的基础。

【关键词】： 课程概述、计算机系统、CPU、控制单元

【课程综述】： 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。组成原理是计算机类专业的一门主干必修课程，主要内容有：（1）对计算机的发展、应用和特性作的概述，并简单介绍了计算机系统的硬件、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方式；（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）CPU的结构和功能，CPU控制机器完成一条指令的全过程，中断技术在提高整机系统效能方面的作用（8）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。

【正文】：

（一）计算机概述

计算机系统由硬件和软件两大部分组成，它们共同决定了计算机性能的好坏。计算机系统的层次结构经过了多次的发展由最初的一级层次结构发展到了如今的多层次结构。

典型的计算机组成由冯·诺依曼计算机演变而来，该计算机由五大部分组成：输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器，并以运算器为中心结构。现代计算机可认为有三大部分组成：CPU、I/O设备、主存储器，并以存储器为系统中心。

计算机硬件的主要技术指标有机器字长（指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关）、存储容量（包括贮存容量和辅存容量）、运算速度。

（二）计算机系统 1）、系统总线

总线是连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。当多个部件与总线相连时，如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息，必将导致信号冲突，传输失效。因此，在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。

总线按传送方式可分为并行传输总线和串行传输总线；按使用范围可分为计算机总线、测控总线、网络通信总线等；按连接部件可分为片内总线、系统总线和控制总线，本书重点介绍。总线的性能指标：总线宽度、总线带宽、时钟同步/异步、总线复用、信号线数、总线控制方式等。总线的结构通常分为单总线结构和多总线结构。总线的控制主要包括判优控制和通信控制，总线判优控制分为集中式判优（链式查询、计数器定时查询和独立查询）和分布式判优（自举分布式和冲突检测分布式）。总线通信控制主要解决通信双方如何获知传输开始和传输结束，以及双方如何协调配合，通常用四种方式：同步通信、异步通信、半同步通信和分离式通信。

2）存储器

存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。按存储介质分类可分为半导体存储器、磁表面存储器、磁芯存储器和光盘存储器，按存取方式分为随机存储器、只读存储器、串行访问存储器，按在计算机中分类分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器。存储器有三个性能指标：速度、容量和每位价格。存储器的扩展通常有位扩展和字扩展，位扩展即增加存储字长,如将8片16K*1位的存储芯片连接，可组成一个16K*8位的存储器。字扩展是指增加存储字的数量，如2片1K*8位的存储芯片可组成一个2K*8位的存储器。在与存储器外部设备交换信息时，可采用高速原件、使用层次结构、调整主存的结构来提高访存速度。

3）I/O系统

I/O系统是操作系统的一个重要的组成部分，负责管理系统中所有的外部设备。计算机外部设备。在计算机系统中除CPU和内存储外所有的设备和装置称为计算机外部设备（外围设备、I/O设备）。I/O设备：用来向计算机输入和输出信息的设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等。I/O设备与主机交换信息有三种控制方式：程序查询方式，程序中断方式，DMA方式。程序查询方式是由CPU通过程序不断的查询I/O设备是否做好准备，从而控制其与主机交换信息。程序中断方式不查询设备是否准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求后才给予响应，这大大提高了CPU的工作效率。在DMA方式中，主存与I/O设备之间有一条数据通路，主存与其交换信息时，无需调用中断服务程序。

4）运算器 计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）。运算器由：算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元（ALU）的基本功能为加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等操作。加减法主要采用补码定点加减法进行运算，乘法可视为加法和移位，主要方法有原码一位乘、原码两位乘、补码一位乘、补码两位乘等，乘积的符号位由两个数的符号位异或运算结果决定。除法运算可视为减法和移位，主要方法有恢复余数法、加减交替法，其中原码除法的符号位单独处理，补码除法的符号位参与运算并最终获得结果。浮点加减法可分为○1对阶，使两数的小数点位置对其2尾数求和，将对阶后的两尾数按定点加减运算规则求和或差○3规格化○4舍○入，要考虑尾数右移时失去的数值位○5溢出判断。浮点乘除运算，乘积的阶码应为相乘两数的阶码之和，乘积的尾数应为相乘两数的尾数之积，商的阶码为被除数的阶码减去减数的阶码，尾数为被除数的尾数除以除数的尾数所得的商。5）指令系统一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码，指令的基本格式如：操作码字段+地址码字段，其中操作码指明了指令的操作性质及功能，地址码则给出了操作数或操作数的地址。指令包括操作码域和地址域两部分。根据地址域所涉及的地址数量，常见的指令格式有以下几种。○1三地址指令：一般地址域中A1、A2分别确定第一、第二操作数地址,A3确定结果地址。下一条指令的地址通常由程序计数器按顺序给出。2二地址指令：地址域中A1确定

○第一操作数地址，A2同时确定第二操作数地址和结果地址。○3单地址指令：地址域中A确定第一操作数地址。固定使用某个寄存器存放第二操作数和操作结果。因而在指令中隐含了它们的地址。○4零地址指令：在堆栈型计算机中，操作数一般存放在下推堆栈顶的两个单元中,结果又放入栈顶,地址均被隐含，因而大多数指令只有操作码而没有地址域。根据指令内容确定操作数地址的过程称为寻址。完善的寻址方式可为用户组织和使用数据提供方便。○1直接寻址：指令地址域中表示的是操作数地址。○2间接寻址：指令地址域中表示的是操作数地址的地址即指令地址码对应的存储单元所给出的是地址A，操作数据存放在地址A指示的主存单元内。有的计算机的指令可以多次间接寻址,如A指示的主存单元内存放的是另一地址B，而操作数据存放在B指示的主存单元内，称为多重间接寻址。○3立即寻址：指令地址域中表示的是操作数本身。○4变址寻址：指令地址域中表示的是变址寄存器号i和位移值D。将指定的变址寄存器内容E与位移值D相加,其和E+D为操作数地址。许多计算机具有双变址功能，即将两个变址寄存器内容与位移值相加，得操作数地址。变址寻址有利于数组操作和程序共用。同时，位移值长度可短于地址长度，因而指令长度可以缩短。○5相对寻址：指令地址域中表示的是位移值D。程序计数器内容（即本条指令的地址）K与位移值D相加，得操作数地址K+D。当程序在主存储器浮动时，相对寻址能保持原有程序功能。此外，还有自增寻址、自减寻址、组合寻址等寻址方式。寻址方式可由操作码确定，也可在地址域中设标志，指明寻址方式。

6）CPU的结构和功能

CPU具有控制程序的顺序执行（指令控制）、产生完成每条指令所需的控制命令（操作控制）、对各种操作加以时间上的控制（时间控制）、对数据进行算术运算和逻辑运算（数据加工）以及处理中断等功能。一条指令的执行过程按时间顺序可分为以下几个步骤：○1CPU发出指令地址。将指令指针寄存器（IP）的内容——指令地址，经地址总线送入存储器的地址寄存器中。○2从地址寄存器中读取指令。将读出的指令暂存于存储器的数据寄存器中。○3将指令送往指令寄存器。将指令从数据寄存器中取出，经数据总线送入控制器的指令寄存器中。4指令译码。指令寄存器中的操作码部分送指令译码器，经译码器分析产生相○应的操作控制信号，送往各个执行部件。○5按指令操作码执行。○6修改程序计数器的值，形成下一条要取指令的地址。若执行的是非转移指令，即顺序执行，则指令指针寄存器的内容加1，形成下一条要取指令的地址。指令指针寄存器也称为程序计数器。中断的作用：一方面，有了中断功能，PC系统就可以使CPU和外设同时工作，使系统可以及时地响应外部事件。而且有了中断功能，CPU可允许多个外设同时工作。这样就大大提高了CPU的利用率，也提高了数据输入、输出的速度；另一方面，有了中断功能，就可以使CPU及时处理各种软硬件故障。计算机在运行过程中，往往会出现事先预料不到的情况或出现一些故障，如电源掉电、存储出错，运算溢出等等。计算机可以利用中断系统自行处理，而不必停机或报告工作人员。

7）控制单元

控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过控制总线送至相应部件实现功能。常见的控制方式有同步控制、异步控制、联合控制和人工控制。控制单元的设计有两种方法：组合逻辑设计和微程序设计。组合逻辑设计首先要确定控制方式，然后决定微操作的节拍安排，再根据微操作列出微操作命令的操作时间表、求出最简逻辑表达式并画出微操作的逻辑图。这种方法思路清晰，但每一个微操作都对应一个逻辑电路，最终的控制单元会十分庞杂。微程序设计是指将一条机器指令编写成一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一个或几个微操作命令，然后把这些微程序存到一个控制存储器中，用寻找用户程序机器指令的方法来寻找每一个为程序中的微指令。这些微指令以二进制代码形式表示，每位代表一个控制信号，因此逐条执行每一条微指令，也就相应的完成了一条机器指令的全部操作。微指令的编码方式有直接编码、字段直接编码、字段间接编码、混合编码等，微指令格式有水平型微指令和垂直型微指令。

【心得体会】 在做完这次课程论文后，让我再次加深了对计算机的组成原理的理解，对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展，都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动，每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能，到现在的复杂操作，都是一点一滴发展起来的。这种层次化的让我体会到了，凡事要从小做起，无数的‘小’便成就了‘大’。在学习过程中也是碰到了很多问题，主要就和老师说的一样，课后没有看书，导致一些知识点没有掌握完全，概念问题有很多细节不懂。这些都要尽量弥补，才能让这门课的学习达到目的。

【结语】 计算机的发展日新月异。自从踏入21世纪以来可谓发展神速，可以预见将来必将出现新的电脑体系、功能与知识，我们不能局限于现今所学的的知识，要跟上时代的步伐，时时刻刻关注计算机方面的发展，这样才能为以后的工作学习打下坚实的基础。

【参考文献】