《清華大學計算機組成原理課件》

清華大學計算機組成原理課件在這個世界上，計算機已經成為了不可或缺的一部分。具備了計算機組成原理的知識，就能夠更加全面的理解計算機是如何工作的。課程簡介面向對象本門課程面向計算機組成原理領域的初學者，旨在讓學生全面學習計算機組成原理的理論和實踐知識。知識體系通過對計算機硬件從低層次到高層次的系統(tǒng)性學習，建立計算機知識體系的核心原理。實踐操作課程設計將組合各種基本芯片，通過仿真和開發(fā)板實驗，讓學生深入理解計算機組成原理。獲得技能處理器設計，計算機系統(tǒng)結構，計算機系統(tǒng)性能評測等領域的重要技能。數字系統(tǒng)基礎二進制數學習了二進制、八進制、十進制、十六進制等數字知識，以及它們互相轉換的方法。布爾代數理解了布爾代數的基本概念與原理，掌握了基本的邏輯運算和布爾代數化簡方法?？ㄖZ圖介紹了卡諾圖的概念與應用，通過實例講解了卡諾圖具體的繪圖方法和化簡步驟。布爾代數與邏輯電路1基本原理介紹了布爾代數的基本概念和適用范圍，多個實例演示了如何使用布爾代數推導邏輯表達式。2邏輯門電路介紹了邏輯門電路的分類和特性，通過常見邏輯電路的實例，讓學生掌握邏輯門電路的設計方法和原理。3搭建電路學生將在仿真軟件中搭建邏輯電路，提高學生動手實踐的能力，并考驗學生對邏輯門電路的設計和搭建技能。組合邏輯電路全加器學習全加器的基本原理，確定輸入輸出的關系，并掌握組成全加器的基本電路。譯碼器介紹了譯碼器的應用及工作原理，教學生如何根據需要選擇不同的譯碼器。多路選擇器學習了多路選擇器電路的基本概念和應用，測試了學生對多路選擇器的掌握能力。存儲器與存儲電路1組成原理組成存儲器的基本元件是觸發(fā)器，講述了靜態(tài)觸發(fā)器和動態(tài)觸發(fā)器，它們各自的工作原理。2RAM和ROM介紹了RAM和ROM的基本原理和應用，以及學習訪問這兩種存儲器的原理與方式。3內存單元布局及地址控制通過存儲器系統(tǒng)的組成、存儲器容量的理解，讓學生掌握如何地址定位和數據存儲等問題。指令集體系結構1體系結構的原理學習了計算機體系結構和指令集的基本原理和分類，了解一些常用的CPU指令集和尋址模式。2數據流操作包括立即數、數據操作、跳轉、選擇循環(huán)等操作，學習如何另外對部分寄存器進行處理操作。3指令執(zhí)行節(jié)拍的數量深入了解指令執(zhí)行的節(jié)拍數，并通過實例演示了指令執(zhí)行的具體優(yōu)化過程?？刂菩盘柵c控制器控制信號總控制信號和部分模塊控制信號的概念和職能卡諾圖的繪制，及控制信號的流程控制信號在系統(tǒng)中的作用控制器單周期控制機構的構成和工作原理多周期控制機構的構成和工作原理流水線控制機構的構成和工作原理輸入輸出接口輸入輸出設備的分類學習了輸入輸出設備的分類，含概括性的I/O設備，文本輸入輸出設備，命令行接口和Windows交互界面等接口電路的組成組成接口電路的基本零器件，以及組成接口時需要注意的相關因素和步驟等。I/O數據傳輸學習了I/O數據傳輸的過程和實例，以及不同I/O設備的相關傳輸參數及過程總線總線通用概念總線連接的設備類型總線組成數碼管的原理概念統(tǒng)一地址結構及指定通訊方式總線分類地址總線和數據總線總線工作的時序性總線的物理層性質及其實現方式中斷系統(tǒng)中斷向量表理解中斷系統(tǒng)的基礎概念和基本原理，以及中斷向量表的設計和作用。sideleg是否委托中斷產生ustatus.UIE是否全局使能uie.UxIE該中斷是否使能用戶態(tài)響應中斷異常產生sedeleg是否委托不響應轉入內核態(tài)處理流程用戶態(tài)響應異常轉入內核態(tài)處理流程YesYesYesYesNoNoNoNo硬件進入中斷環(huán)境uepc=pcpc=utvecucause=causeustatus.UPIE=ustatus.UIEustatus.UIE=0用戶態(tài)中斷處理程序uret恢復pc=uepcustatus.UIE=ustatus.UPIEustatus.UPIE=1特權級=Uuret恢復用戶態(tài)中斷mideleg是否委托中斷產生sstatus.SIE是否全局使能sie.SxIE該中斷是否使能內核態(tài)響應中斷異常產生medeleg是否委托不響應轉入M態(tài)處理流程內核態(tài)響應異常轉入M態(tài)處理流程YesYesYesYesNoNoNoNo硬件進入中斷環(huán)境sepc=pcpc=stvecucause=causesstatus.SPIE=sstatus.SIEsstatus.SPP=當前特權級sstatus.SIE=0內核態(tài)中斷處理程序sret恢復pc=sepcsstatus.SIE=ustatus.SPIEsstatus.SPIE=1特權級=sstatus.SPPsstatus.SPP=Usret恢復內核態(tài)中斷是否運行在U態(tài)NoYes是否運行在S/U態(tài)Yes中斷產生mstatus.MIE是否全局使能mie.MxIE該中斷是否使能機器態(tài)響應中斷異常產生不響應機器態(tài)響應異常YesYesNoNo硬件進入中斷環(huán)境mepc=pcpc=mtvecmcause=中斷編號mstatus.MPIE=mstatus.MIEmstatus.MPP=當前特權級mstatus.MIE=0硬件進入中斷環(huán)境機器態(tài)中斷處理程序mret恢復pc=mepcmstatus.MIE=mstatus.MPIEmstatus.MPIE=1特權級=mstatus.MPPmstatus.MPP=Umret恢復機器態(tài)中斷注：1.不同特權級的中斷有不同的中斷編號，而異常的特權級由指令執(zhí)行時核心所處的特權級決定；2.高特權級的陷入不能移交到低特權級處理，故mideleg中的MTI、MEI、MSI位，和sideleg中的STI、SEI、SSI位恒為0；對于異常而言，以非法指令為例，設medeleg中對應位為1，M態(tài)程序的非法指令仍然由M態(tài)的中斷處理函數進行處理，而S態(tài)的非法指令由S態(tài)處理。中斷的工作流程了解中斷的具體工作流程和使用方法，以及中斷系統(tǒng)的特點和局限性。多級中斷系統(tǒng)介紹了多級中斷系統(tǒng)的實現原理和構架，以及多級中斷系統(tǒng)如何解決中斷優(yōu)先級問題。存儲器系統(tǒng)性能分析1存儲器性能參數包括各種存儲器的讀取時間、寫入時間，存儲器的帶寬等，還包括這些存儲器的特點和使