temp = v[k]; v[k] = v[k+1]; v[k+1] = temp;
lw $to, lw $t1, sw$t1, sw$t0,
0000 1010 1100 0101 1001 1111 0110 1000 1100 0101 1010 0000 0110 1000 1111 1001
– Memory – I/O
Intel Pentium
什么是计算机？
• Datapath: 完成算术和逻辑 运算，通常包括其中的寄 存器。 • Control: CPU的组成部分， 它根据程序指令来指挥 Input datapath， memory以及I/O 运行，共同完成程序功能。 • Memory: 存放运行时程序 及其所需要的数据的场所。 Output • Input: 信息进入计算机的 设备，如键盘、鼠标等。 • Output: 将计算结构展示给 用户的设备，如显示器、 磁盘、打印机、喇叭等。
Machine Interpretation
Contro
A Six-Level Computer
Multilevel Machine
Evolution of Multilevel Machines
• • • • • Bare hardware Microprogramming Operating system Compilers Hardware / software interface
Control
Datapath
Memory
Computer
计算机组成
Von Neumann Machine
Processor
Datapath
Memory I/O
Bus-Based Computer
Anatomy of a Modern PC
Multiprocessors
IBM ASCI White: 8K processors, 13 Tflops
计算机组成原理
第一单元 第一讲 学习目的和方法 计算机发展简史
学习目的
• 了解计算机的组成
– 五大组成部件
• 掌握计算机的运行原理
– 计算机为什么能执行高级语言程序
• 掌握现代计算机中的一些核心技术
– 流水、Cache、并行
• 培养设计计算机的技能 • 提高编程能力 • 成为计算机科学家、计算机专家
计算机剖析
计算机系统 计算机结构 计算机处理器
设备制造
逻辑设计 电路（VLSI）设计
计算机剖析（续）
计算机系统 计算机结构 计算机处理器
高级语言
汇编语言
机器语言
计算机组成原理
Levels of Representation
High Level Language Program (e.g., C)
学习方法
• • • • • • • 课堂讲授 阅读参考资料 思考 完成实验 习题和实验报告 讨论和总结 考试
考评办法
• • • • 课堂讨论 习题和作业 实验和报告 考试
教材和参考书
• 教材
– 《计算机组成与设计》 王诚著 清华大学出版社 – 《计算机组成与设计实验指导》 王诚著 清华大学出版社
计算机组成
Compiler
Assembly Language Program (e.g.,MIPS) Assembler Machine Language Program (MIPS)
0($2) 4($2) 0($2) 4($2)
1010 0000 0101 1100 1111 1001 1000 0110 0101 1100 0000 1010 1000 0110 1001 1111
– – – Simple ISA CISC RISC
• 参考书目
– 《结构化计算机组成》 刘卫东 徐恪译 机械工业出版社 – Computer Organization & Design The hardware/software interface 机械工业出版社 – Computer organization and architecture Designing for performance 清华大学出版社 – 《计算机组成与结构》王爱英编 第3版 清华大学出版社 – /class/ee182 – /courses/ececs314/
主要教学内容
• • • • • 计算机的层次结构 运算器的功能、组成和基本运行原理 控制器的功能、组成和运行原理 存储器及层次存储器系统 输入/输出设备和总线
学习目标
• • • • • 掌握单台计算机的完整硬件组成 基本运行原理 内部运行机制 了解计算机系统的最新发展 达到能独立设计一台完整计算机的水平。
计算机组成原理
教学小组成员：
王诚 教授 wangch@
刘卫东
宋佳兴
副教授
老师
liuwd@
jxsong@
网上课程：
办公室：东主楼9区409
电话：81446
答疑时间：Thursday, 4:00~5:00pm
计算机里有什么？
什么是计算机？
• 构成计算机的基 础理论大部分已 经有50年了。 • 目前，计算机的 关键部件也没有 大的改变
– CPU
• Data Path • Controller
– Memory – I/O
什么是计算机？
• 功能部件
– CPU
• Data Path • Controller