計算機組成原理是計算機專業(yè)一門重要的主干課程，以數(shù)字邏輯為基礎的課程。同時也是計算機結構、操作系統(tǒng)等專業(yè)課的學習基礎。下面是學習啦小編給大家推薦的計算機組成原理論文，希望大家喜歡!

　　計算機組成原理論文篇一

　　《計算機組成原理課程綜述》

　　摘要：計算機組成原理是計算機專業(yè)一門重要的主干課程，以數(shù)字邏輯為基礎的課程。同時也是計算機結構、操作系統(tǒng)等專業(yè)課的學習基礎。課程任務是使學生掌握計算機組成部件的工作原理、邏輯實現(xiàn)、設計方法及將各部件接連成整機的方法，建立CPU級和硬件系統(tǒng)級的整機概念，培養(yǎng)學生對計算機硬件系統(tǒng)的分析、開發(fā)與設計能力。同時該課程也是學好計算機硬件系列課程的重要基礎。所以，我們需要了解計算機的基本概念、計算機硬件系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)的組成及其基本功能。學習計算機的各個基本組成部件及控制單元的工作原理，掌握有關軟件、硬件的基本知識，尤其是各基本組成部件有機連接構成整機的方法。

　　關鍵詞：計算機系統(tǒng);硬件結構;軟件結構;控制單元

　　一、計算機組成原理課程綜述

　　顧名思義，計算機組成原理就是介紹計算機的組成，馮-諾依曼計算機由五大部件組成，分別是運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備?，F(xiàn)今絕大部門都是此類型計算機。通過對這么課的學習對計算機的組成有個整體的概念。計算機組成原理從內容上看一、雖然計算機的五大部件自成體系，較為獨立，但是從整體來看，還是具有明顯的整體性;二、某些設計思想可應用于不同的部件，具有相通性，例如并行性思想。

　　二、課程主要內容和基本原理

　　(一)計算機系統(tǒng)

　　計算機系統(tǒng)是由“硬件”和“軟件”兩大部分組成。所謂硬件是指計算機的實體部分，它由看得見摸的著的各種電子元器件，各類光、電、機設備的實物組成，如主機、外部設備等。所謂軟件，它看不見摸不著，由人們事先編制的具有各類特殊功能的程序組成。通常把這些程序寄寓于各類媒體(如RAM、ROM、磁帶、磁盤、光盤、甚至紙袋)，他們通常存放在計算機的主存或輔存內。

　　(二)系統(tǒng)總線

　　計算機系統(tǒng)的五大部件之間的互連方式有兩種，一種是各部件之間使用單獨的連線，稱為分散連接;另一種是將各部件連到一組公共信息傳輸線上，稱為總線連接。

　　總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質。當多個部件相連時，如果出現(xiàn)兩個或兩個以上部件同時向總線發(fā)送信息，勢必導致信號沖突，傳輸無效。因此，在某一時刻，只允許有一個部件向總線發(fā)送信息，而多個部件可以同時從總線上接收相同的信息。

　　總線分為片內總線、系統(tǒng)總線和通信總線。片內總線是指芯片內部的總線;系統(tǒng)總線又可分為三類：數(shù)據總線、地址總線和控制總線。

　　總線的周期可分為四個階段:申請分配階段、尋址階段、傳數(shù)階段、結束階段。

　　總線與計算機所有的器件數(shù)據傳輸都離不開關系，是計算機工作的基礎。

　　(三)存儲器

　　存儲器按存儲介質分類：半導體存儲器、磁表面存儲器、磁芯存儲器、光盤存儲器。按存取方式分類：隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、串行訪問存儲器。按在計算機中的作用分類：主存儲器、輔助存儲器。按在計算機系統(tǒng)中的作用分類：主存儲器、輔助存儲器、高速緩沖存儲器Cache、控制存儲器。其中靜態(tài)RAM是用觸發(fā)器工作原理存儲信息，因此即使信息讀出后，他仍然保持其原狀，不需要再生，但是電源掉電時，原存儲信息丟失。動態(tài)RAM是靠電容存儲電荷的原理來寄存信息。但是電容上的電荷只能維持1~2ms，因此即使電源不掉電，信息也會因此自動消失，為此，必須在2ms內對其所有存儲單元恢復一次原狀態(tài)，這個過程稱為再生或刷新。

　　由于單個存儲芯片的容量總是有限的，很難滿足實際的需要，因此要進行位擴展和字擴展。存儲芯片的容量不同，其地址線也不同，通常將CPU地址線的低位與存儲芯片的低址線相連。

　　同樣，CPU的數(shù)據線數(shù)與存儲芯片的數(shù)據線也不一定相等。此時，必須對存儲芯片擴位，使其位數(shù)與CPU的數(shù)據線相等。

　　高速緩沖存儲器cache主要解決主存與CPU速度不匹配的問題。主存與cache地址映射關系有:直接相聯(lián)映射、全相聯(lián)映射、組相聯(lián)映射。

　　(四)輸入輸出系統(tǒng)

　　I/O設備與主機的聯(lián)系方式：統(tǒng)一編址和不統(tǒng)一編址。統(tǒng)一編址就是將I/O地址看做是存儲器地址的一部分。不統(tǒng)一編址是指I/O地址和存儲器地址是分開的，所有對I/O設備的訪問必須有專用的I/O指令。傳送方式有串行傳送和并行傳送。I/O設備與主機信息傳送的控制方式有三種：程序查詢方式(主機與設備是串行工作的)，程序中斷方式(程序與主機是并行工作的)和DMA方式(主機與設備是并行工作的)。DMA方式工作：1、中斷cpu訪存，2、挪用周期，3、與CPU交互訪存。輸出設備有打印機，顯示器等。

　　(五)計算方法

　　計算機的運行需要有運算的參與，參與運算的數(shù)有無符號類和有符號類。掌握二進制原碼和補碼的加減乘除運算。

　　(六)指令系統(tǒng)

　　指令由操作碼和地址碼兩部分組成，操作碼用來指明該指令所要完成的操作，例如加減，傳送，移位，轉移等;其位數(shù)反映了操作的種類也即機器允許的指令條數(shù)。地址碼用來指出該指令的源操作數(shù)的地址(一個或兩個)、結果的地址以及下一條指令的地址。指令尋址分為順序尋址和跳躍尋址兩種。其尋址方式分為10種，分別是：立即尋址，直接尋址，隱含尋址，間接尋址，寄存器尋址，寄存器間接尋址，基址尋址，變址尋址，相對尋址，堆棧尋址。指令格式有零地址，一地址，二地址，三地址等。需能分析指令格式所含的意義。

　　(七)CPU的結構與功能

　　CPU實質包括運算器和控制器兩大部分，基本功能是取指令，分析指令，執(zhí)行指令。CPU的寄存器有用戶可見寄存器：通用寄存器，數(shù)據寄存器，地址寄存器，條件碼寄存器。控制和狀態(tài)寄存器：存儲器地址寄存器，存儲器數(shù)據寄存器，程序寄存器，指令寄存器。指令流水處理減少了運行時間，提高機器效率。中斷系統(tǒng)在前面章節(jié)介紹過，此處在簡單補充一些，引起中斷的有很多種因素：人為設置的中斷，程序性事故，硬件故障，I/O設備，外部事件。中斷判優(yōu)可用硬件實現(xiàn)，也可用軟件實現(xiàn)。中斷服務程序入口地址的尋找方法：硬件向量方法和軟件查詢法。中斷響應的過程：響應中斷的條件，響應中斷的時間，中斷隱指令和關中斷。其中中斷隱指令就是機器指令系統(tǒng)中沒有的指令，他是CPU在中斷周期內由硬件自動完成的一條指令。在中斷響應之前需要對現(xiàn)場進行保護，中斷結束之后需要對現(xiàn)場進行恢復。中斷屏蔽技術主要用于多級中斷，屏蔽技術可以改變優(yōu)先級。

　　(八)控制單元的功能

　　控制單元具有發(fā)出各種微操作(即控制信號)序列的功能。取指周期可以歸納為以下幾個操作，1.PC->MAR2.1->R3.M(MAR)->MDR4.MDR->IR5.OP(IR)->CU6(PC)+1->PC。間址周期：1.AD(IR)->MAR2.1->R3.M(MAR)->MDR4.MDR->AD(IR).執(zhí)行周期中不同執(zhí)行周期的微操作是不同的：1、非訪存類指令2、訪存指令3、轉移類指令。非訪存類指令：1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算數(shù)右移一位指令SHRL(ACC)->R(ACC),ACC0->ACC0;4、循環(huán)左移一位指令CSLR(ACC)->L(ACC)ACCo->ACCn;5、停機指令0->G。訪存指令：這類指令在執(zhí)行階段都需要訪存存儲器。

　　1、加法指令ADDX。

　　2、存數(shù)指令STAX(3)取值指令LDAX。轉移類指令：

　　(1)無條件轉移指令JMPX。

　　(2)條件轉移指令BANX。在執(zhí)行周期結束時刻，cpu要查詢是否有請求中斷的事件發(fā)生，如果有則進入中斷周期。在中斷周期，由中斷隱指令自動完成保護斷點、尋找中斷服務程序入口地址以及硬件關中斷的操作?？刂菩盘柕耐馓匦裕篴.輸入信號：時鐘，指令寄存器，標志，來自系統(tǒng)總線的控制信號。b.輸出信號：CPU內的控制信號，送至系統(tǒng)總線的信號。

　　常見的控制方式有同步控制，異步控制，聯(lián)合控制和人工控制。

　　(九)控制單元的設計

　　組合邏輯的設計又稱硬布線控制器，由門電路和觸發(fā)器構成的復雜樹形網絡形成的邏輯電路。安排微操作節(jié)拍時注意以下三點：1、有些微操作的次序是不容改變的，故安排微操作的節(jié)拍時必須注意微操作的先后順序。2、凡是控制對象不同的微操作，若能在一個節(jié)拍內執(zhí)行，應盡可能安排在同一個節(jié)拍內，以節(jié)省時間。3、如果有些微操作所占的時間不長，應該將它們安排在一個節(jié)拍內完成，并且允許這些微操作有先后次序。微程序的設計：采用微程序設計方法設計控制單元的過程就是編寫每一條機器指令的微程序，他是按執(zhí)行每一條機器指令所需要的微操作命令的先后順序而編寫的，因此，一條機器指令對應一個微程序。微指令的基本格式共分為兩個字段，一個為操作控制字段，該字段發(fā)出各種控制信號;另一個為順序控制字段，它可以指出下條微指令的地址(簡稱下地址)，以控制微指令序列的執(zhí)行順序。工作原理：取指階段：取微指令---產生微操作命令---形成下一條微指令的地址---取下一條微指令---產生微操作命令---形成下一條微指令的地址。執(zhí)行階段:取數(shù)指令微程序首地址的形成---取微指令---產生微操作命令---形成下一條微指令的地址---取微命令.........循環(huán)。微指令的編碼方式：直接編碼方式，字段直接編碼方式，字段間接編碼方式，混合編碼。后序微指令地址的形成方式：斷定方式，根據機器指令的操作碼形成，增量計數(shù)器法，分支轉移，通過測試網絡形成，由硬件產生微程序入口地址。微指令格式:水平型微指令，垂直型微指令。

　　三、實際應用

　　自ENIAC問世后將近30余年的時間里，計算機一直被作為大學和研究機構的嬌貴設備。在20世紀70年代中后期，大規(guī)模集成工藝日趨成熟，微芯片上集成的晶體管數(shù)一直按每3年翻兩番的Moore定律增長，微處理器的性能也按此幾何級數(shù)提高，而價格也以同樣的幾何級數(shù)下降，以至于以前需花數(shù)百萬美元的機器(如80MFLOPS的CRAY)變得價值僅為數(shù)千美元(而此類機器的性能可達200MFLOPS)，至于對性能不高的微處理器芯片而言，僅花數(shù)美元就可購到。正因為如此，才使得計算機走出實驗室而滲透到各個領域，乃至走進普通百姓的家中，也使得計算機的應用范圍從科學計算，數(shù)據處理等傳統(tǒng)領域擴展到辦公自動化，多媒體，電子商務，虛擬工廠，遠程教育等，遍及社會，政治，經濟，軍事，科技以及個人文化生活和家庭生活的各個角落。

　　四、心得體會

　　計算機科學與技術的發(fā)展日新月異，但是都離不開計算機組成原理，這門課不要死記硬背，重在理解，工科類的學習不是死記硬背就會的，還是要理解記憶才會牢靠。在做完這次課程論文后，讓我再次加深了對計算機的組成原理的理解，對計算機的構建也有更深層次的體會。計算機的每一次發(fā)展，都凝聚著人類的智慧和辛勤勞動，每一次創(chuàng)新都給人類帶來了巨大的進步。計算機從早期的簡單功能，到現(xiàn)在的復雜操作，都是一點一滴發(fā)展起來的。

　　五、結語

　　通過對計算機組成原理這門課程的學習，使我對計算機軟件和硬件技術有了一個更深入的了解，包括各種計算機的基本原理以及計算機的艱難發(fā)展歷程，這門課程注重理論知識，理論知識是一切技術的最基本，也是我們必須要掌握好的。在這次課程綜述論文過程中，我到圖書館查閱資料，上網查資料，讓我深刻認識到計算機組成原理的重要性，也了解了許多書上沒有的知識，受益匪淺。

　　六、參考文獻

　　1、唐朔飛《計算機組成原理》高等教育出版社第2版

　　計算機組成原理論文篇二

　　《計算機組成原理的探討》

　　摘要：計算機組成原理是計算機專業(yè)人員必須掌握的基礎知識。顯而易見《計算機組成原理》是計算機科學與技術專業(yè)的一門核心的專業(yè)必修課程。本課程側重于講授計算機基本部件的構造和組織方式、基本運算的操作原理以及部件和單元的設計思想等。但計算機硬件技術的發(fā)展十分迅速，各類新器件、新概念和新內容不斷涌現(xiàn)，這就要求我們要與時俱進，自主學習新知識。計算機是一門應用廣泛、使用面積廣、技術含量高的一門學科和技術，生活中的任何一個角落都離不開計算機的應用，生活中的無處不在需要我們了解和清楚計算機的相關知識。本文從《計算機組成原理》基礎課程的各個方面對計算機組成原理做了詳細的解釋。

　　關鍵字：構造組織方式;基本運算;操作原理;設計思想

　　(一)、計算機組成原理課程綜述

　　隨著計算機和通信技術的蓬勃發(fā)展，中國開始進入信息化時代，計算機及技術的應用更加廣泛深入，計算機學科傳統(tǒng)的專業(yè)優(yōu)勢已經不再存在。社會和應用對學生在計算機領域的知識與能力提出了新的要求。專家們指出，未來10～15年是我國信息技術發(fā)展的窗口期、關鍵期。

　　《計算機組成原理》是計算機科學與技術專業(yè)必修的一門專業(yè)主干課程。課程要求掌握計算機系統(tǒng)各部件的組成和工作原理、相互聯(lián)系和作用，最終達到從系統(tǒng)、整機的角度理解計算機的結構與組成，并為后續(xù)課程的學習奠定基礎。因此掌握計算機的組成原理就顯得尤為重要，這就要求課程的編寫要深入淺出、通俗易懂。本課程在體系結構上改變了自底向上的編寫習慣，采用從外部大框架入手，層層細化的敘述方法。這樣便更容易形成計算機的整體觀念。

　　該課程總共分為四篇十章，第一篇(第1、2章)主要介紹計算機系統(tǒng)的基本組成、應用與發(fā)展。第二篇(第3、4、5章)詳細介紹了出CPU外的存儲器、輸入輸出系統(tǒng)以及連接CPU、存儲器和I/O之間的通信總線。第三篇(第6、7、8、章)詳細介紹了CPU(除控制單元外)的特性、結構和功能，包括計算機的基本運算、指令系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)等。第四篇(9、10章)專門介紹控制單元的功能，以及采用組合邏輯和微程序方法設計控制單元的設計思想和實現(xiàn)措施。

　　(二)、課程主要內容和基本原理

　　《計算機組成原理》是“高等學校計算機基礎及應用教材”中的一本硬件基礎教材，系統(tǒng)地介紹了計算機單處理機系統(tǒng)的組成及其工作原理。

　　主要內容包括：計算機系統(tǒng)概論，運算方法和運算器，存儲系統(tǒng)，指令系統(tǒng)，中央處理器，總線及其互聯(lián)機構，輸入/輸出系統(tǒng)。它是一門理論性強，而又與實際結合密切的課程，其特點是內容覆蓋面廣，基本概念多，并且比較抽象，特別是難以建立計算機的整機概念。本書以馮·諾依曼計算機結構為主線，講授單處理機系統(tǒng)各大部件的組成、工作原理以及將各大部件連接成整機的工作原理。從教學上，本課程是先導課程和后續(xù)課程之間承上啟下的主干課程，是必須掌握的重要知識結構。

　　(三)實際應用：科學計算和數(shù)據處理

　　科學計算一直是計算機的重要應用領域之一。其特點是計算量大和數(shù)值變化范圍大。在天文學、量子化學、空氣動力學和核物理學等領域都要依靠計算機進行復雜的運算。例如，人們生活難以擺脫的天氣預報，要知道第二天的氣候變化，采用1MIPS的計算機頃刻間便可獲得。倘若要預報一個月乃至一年的氣候變化，是各地提前做好防汛、防旱等工作，則100MIPS或更高的計算機才能滿足。現(xiàn)代的航空、航天技術，如超音速飛行器的設計、人造衛(wèi)星和運載火箭軌道的計算，也都離不開高速運算的計算機。

　　此外，計算機在其它學科和工程設計方面，諸如數(shù)學、力學、晶體結構分析、石油勘探、橋梁設計、建筑、土木工程設計等領域內，都得到了廣泛的應用。

　　數(shù)據處理也是計算機的重要應用領域之一。早在20世紀五六十年代，人們就把大批復雜的事務數(shù)據交給了計算機處理，如政府機關公文、報表和檔案。大銀行、大公司、大企業(yè)的財務、人事、物料，包括市場預測、情報檢索、經營決策、生產管理等大量的數(shù)據信息，都有計算機收集、存儲、整理、檢索、統(tǒng)計、修改、增刪等，并由此獲得某種決策數(shù)據或趨勢，供各級決策指揮者參考。

　　(四)心得體會

　　這學期我們學習了計算機組成原理這門課，通過對這門課程的學習，讓我對計算機的基本結構，單處理機的系統(tǒng)的組成與工作原理有了更加深入的了解和體會。下面我就對這學期的學習做個總結，講講有關學習計算機組成原理的心得。

　　《計算機組成原理》是計算機科學與技術專業(yè)一門核心專業(yè)基礎課，在專業(yè)課程內起著承上啟下的作用。這門課程是要求我們通過學習計算機的基本概念、基本結構，對組成計算機的各個部件的功能和工作過程、以及部件間的連接有較全面、較系統(tǒng)的認識，形成較完整的計算機組成與工作原理模型。

　　計算機組成原理第一章——計算機系統(tǒng)的概論。計算機是由硬件和軟件組成的，計算機的硬件包括運算器，存儲器，控制器，適配器，輸入輸出設備的本質所在。計算機系統(tǒng)是一個有硬件和軟件組成的多層次結構，它通常由微程序級，一般機器級，操作系統(tǒng)級，匯編語言級，高級語言級組成，每一級都能進行程序設計，且得到下面各級的支持。

　　計算機組成原理第二章——計算機的發(fā)展與應用;簡要介紹了計算機的發(fā)展史以及它的應用領域。計算機的應用領域很廣泛，應用于科學計算和數(shù)據處理;工業(yè)控制和實時控制;辦公自動化和管理信息系統(tǒng)等等。

　　計算機組成原理第三章——總線系統(tǒng)。計算機總線的功能與組成，總線的概念、連接方式、總線的仲裁、總線的定時以及總線接口的概念的基本功能都需要有深入的了解。

　　計算機組成原理第四章——存儲系統(tǒng)。應重點掌握隨機讀寫存儲器的字位擴張情況，主存儲器的組成與設計，cache存儲器的運行原理以及虛擬存儲器的概念與實現(xiàn)。

　　計算機組成原理第五章——輸入/輸出系統(tǒng)以及外圍設備。計算機輸入/輸出設備與輸入/輸出系統(tǒng)綜述，顯示器設備，針式打印機設備，激光印字機設備;以及磁盤設備的組成與運行原理，磁盤陣列技術。輸入/輸出系統(tǒng)的功能與組成;教學機的總線與輸入/輸出系統(tǒng)實例。幾種常用的輸入/輸出方式，中斷與DMA的請求、響應和處理。

　　計算機組成原理第六章——運算方法和相關的運算器。盡管有些計算比較麻煩，可這些是學習的基礎。以及相關的指令系統(tǒng)和處理器的工作原理。使我們在概論的基礎上對計算機組成原理有了更深一步的了解。

　　計算機組成原理第七章——指令系統(tǒng)?？刂茊卧仨氁l(fā)出相應的指令，機器才能完成相應的操作。本章介紹了指令的一般格式和尋址方式，不同的尋址方式操作數(shù)的有效地址計算也是不同的。

　　計算機組成原理第八章，是重點的重點——中央處理器。重點掌握到內容很多：CPU的功能與基本組成，微程序控制器的相關與微程序設計技術。

　　計算機組成原理第九章——控制單元的功能。指令周期分為4個階段，即取指周期、間址周期、執(zhí)行周期和中斷周期?？刂茊卧獣橥瓿刹煌噶钏l(fā)出的各種操作命令。

　　計算機組成原理第十章——控制單元的設計。有兩種設計方法：組合邏輯設計和微程序設計。

　　通過本課程讓我了解到，本課程是計算機專業(yè)本科生必修的硬件課程中重要核心課程之一。基本要求是使學生掌握計算機常用的邏輯器件、部件的原理、參數(shù)及使用方法，學懂簡單、完備的單臺計算機的基本組成原理。當我第一次接觸這門課程時有些枯燥、乏味，學起來很吃力，但我還是決心努力學好這門課程。因為它不僅是專業(yè)課，而且以后也是考研科目，而且它的具有重要的承上啟下的作用，如果學不好，那在以后專業(yè)課的學習中就會遇到更多的難點和困惑，很容易形成破罐子破摔的情形。

　　現(xiàn)在一個學期就快要過去了，基本的課程也已結束。由于老師細致全面的講授和我自己課下的反復學習，這門課已經在我心里形成了一個大概的理解和知識體系，有種“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的感覺。

　　結語

　　計算機組成原理是計算機專業(yè)本科生必修的硬件課程中重要核心課程之一。基本要求是使我們掌握計算機常用的邏輯器件、部件的原理、參數(shù)及使用方法，學懂簡單、完備的單臺計算機的基本組成原理，學習計算機設計中的入門性知識，掌握維護、使用計算機的技能。計算機組成原理是計算機專業(yè)的基礎課。

　　通過對計算機組成原理知識的整理和實際應用，我深刻了解到掌握計算機組成原理的重要姓，了解到了計算機組成原理學基礎在生活、工作等生活各個方面的重要姓和不可缺少姓。另一方面，通過學習也認識到了計算機組成原理學在一些微小方面一些不足和亟待于解決的問題或者小缺陷，這是我通過整理計算機組成原理而獲得的極大收獲。我相信這次的學習會對我以后的學習和工作產生非常大的影響力。

　　這門課對于使我們了解現(xiàn)代計算機的各個組成部分及其工作原理具有重要作用，對于我們后續(xù)課程的學習無疑也具有積極的意義。

　　(六)參考文獻

　　[1]唐朔飛.計算機組成原理[M].北京：高等教育出版社，2000.

　　[2]唐朔飛.計算機組成原理：學習指導與習題解答[M].北京：高等教育出版社，2005.

　　[3]孫德文，等.微型計算機技術[M].修訂版.北京：高等教育出版社，2006.

　　[4]張晨曦，等.計算機體系結構[M].2版.北京：高等教育出版社，2006.

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