计算机组成原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识。显而易见《计算机组成原理》是电脑科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。下面是我给大家推荐的，希望大家喜欢!
篇一
《浅谈计算机组成原理》
摘要：计算机组成原理是电脑科学与技术专业的主干硬体专业基础课，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，为了适应电脑科学发展的需要，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装置课程，故本书适当地增加了外存和外部装置的内容。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。
关键字：计算机组成原理;课程;作用
在计算机普及的今天，现代资讯科技飞速发展，计算机的应用在政治、经济、文化等方方面面产生了巨大影响。而计算机的知识更新的速度非常的快，这就使得我们这些学计算机的面临着要不断的更新自己关于计算机的知识，以适应市场的需要。其实在大学四年里，我们并不能学到很多的知识，我们学习的只不过是如何学习的能力，大学就是培养学生各种能力的地方。在大学里学到的知识很多是你以后走上社会用不到的。这就要求我们在学习课本上的理论知识的同时，还应从中学习到学习的能力。
计算机组成原理是硬体系列课程中的核心课程，是计算机专业重要的专业基础课，它对其它课程有承上启下的作用，它的先修课程为“组合语言”、“数字逻辑”，它又与“计算机系统结构”、“作业系统”、“计算机介面技术”等课程密切相关。它的主要教学任务是要求学生能系统地理解计算机硬体系统的逻辑组成和工作原理，培养学生对计算机硬体结构的分析、应用、设计及开发能力。它既有自身的完整理论体系，又有很强的实践性。该课程具有知识面、内容多、抽象枯燥、难理解、更新快等特点。
课程主要内容和基本原理
***一***本书的主要内容
该课程主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部执行机制，包括运算器部件、控制器部件、储存器子系统、输入/输出子系统***汇流排与介面等***与输入/输出系统装置，围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍。
***二***本课程的特点
这本书摆脱了传统，死板的编写方法，采用从整体框架入手，自顶向下，由表及里，层层细化的叙述方法，通过对计算机系统概述，汇流排系统等的深入剖析和详细讲解，使我们能形象的理解计算机的基本组成和工作原理。而且为了适应电脑科学发展的需要，除了叙述基本原理外，书中还增加了新的内容，书中举例力求与当代计算机技术相结合。
而且该课程的工程性、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。
***三***本课程的作用
计算机组成原理课，对于许多必须学习这门课的学生来说都会感到困难和不理解，为什么要学习这门课，本人在这里可以打个比喻。在过去每个人都会造人，但是都不清楚他的详细过程，现在由于科学家的工作，使得我们都清楚了他的过程，就使得我们能够创造出来比较优良的人来了。用计算机的过程和这个差不多，当我们明白了计算机的组成和工作原理以后，我们就可以更好的使用好计算机，让它为我们服务。
1、实际应用
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，下面我们来谈谈系统汇流排的发展和应用。
2、定义
汇流排，英文叫作“BUS”,即我们中文的“公共车”，这是非常形象的比如，公共车走的路线是一定的，我们任何人都可以坐公共车去该条公共车路线的任意一个站点。如果把我们人比作是电子讯号，这就是为什么英文叫它为“BUS”而不是“CAR”的真正用意。当然，从专业上来说，汇流排是一种描述电子讯号传输线路的结构形式，是一类讯号线的 *** ，是子系统间传输资讯的公共通道[1]。通过汇流排能使整个系统内各部件之间的资讯进行传输、交换、共享和逻辑控制等功能。如在计算机系统中，它是CPU、记忆体、输入、输出装置传递资讯的公用通道，主机的各个部件通过主机相连线，外部装置通过相应的介面电路再于汇流排相连线。
3、工作原理
系统汇流排在微型计算机中的地位，如同人的神经中枢系统，CPU通过系统汇流排对储存器的内容进行读写，同样通过汇流排，实现将CPU内资料写入外设，或由外设读入CPU。微型计算机都采用汇流排结构。汇流排就是用来资讯的一组通讯线。微型计算机通过系统汇流排将各部件连线到一起，实现了微型计算机内部各部件间的资讯交换。一般情况下，CPU提供的讯号需经过汇流排形成电路形成系统汇流排。系统汇流排按照传递资讯的功能来分，分为地址汇流排、资料汇流排和控制汇流排。这些汇流排提供了微处理器***CPU***与储存器、输入输出介面部件的连线线。可以认为，一台微型计算机就是以CPU为核心，其它部件全“挂接”在与CPU相连线的系统总线上。这种汇流排结构形式，为组成微型计算机提供了方便。人们可以根据自己的需要，将规模不一的记忆体和介面接到系统总线上，很容易形成各种规模的微型计算机。
4、分类：
汇流排分类的方式有很多，如被分为外部和内部汇流排、系统汇流排和非系统汇流排等等，下面是几种最常用的分类方法。
***1***按功能分
最常见的是从功能上来对资料汇流排进行划分，可以分为地址汇流排、资料汇流排、和控制汇流排。在有的系统中，资料汇流排和地址汇流排可以在地址锁存器控制下被共享，也即复用。
地址汇流排是专门用来传送地址的。在设计过程中，见得最多的应该是从CPU地址汇流排来选用外部储存器的储存地址。地址汇流排的位数往往决定了储存器储存空间的大小，比如地址汇流排为16位，则其最大可储存空间为216***64KB***。
资料汇流排是用于传送资料资讯，它又有单向传输和双向传输资料汇流排之分，双向传输资料汇流排通常采用双向三态形式的汇流排。资料汇流排的位数通常与微处理的字长相一致。例如Intel8086微处理器字长16位，其资料汇流排宽度也是16位。在实际工作中，资料汇流排上传送的并不一定是完全意义上的资料。
控制汇流排是用于传送控制讯号和时序讯号。如有时微处理器对外部储存器进行操作时要先通过控制汇流排发出读/写讯号、片选讯号和读入中断响应讯号等。控制汇流排一般是双向的，其传送方向由具体控制讯号而定，其位数也要根据系统的实际控制需要而定。
***2***按传输方式分
按照资料传输的方式划分，汇流排可以被分为序列汇流排和并行汇流排。从原理来看，并行传输方式其实优于序列传输方式，但其成本上会有所增加。通俗地讲，并行传输的通路犹如一条多车道公路，而序列传输则是只允许一辆汽车通过单线公路。目前常见的序列汇流排有SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232、CAN等;而并行汇流排相对来说种类要少，常见的如IEEE1284、ISA、PCI等。
***3***按时钟讯号方式分
按照时钟讯号是否独立，可以分为同步汇流排和非同步汇流排。同步汇流排的时钟讯号独立于资料，也就是说要用一根单独的线来作为时钟讯号线;而非同步汇流排的时钟讯号是从资料中提取出来的，通常利用资料讯号的边沿来作为时钟同步讯号。
5、发展简史
计算机系统汇流排的详细发展历程，包括早期的PC汇流排和ISA汇流排、PCI/AGP汇流排、PCI-X汇流排以及主流的PCIExpress、HyperTransport高速序列汇流排。从PC汇流排到ISA、PCI汇流排，再由PCI进入PCIExpress和HyperTransport体系，计算机在这三次大转折中也完成三次飞跃式的提升。
与这个过程相对应，计算机的处理速度、实现的功能和软体平台都在进行同样的进化，显然，没有汇流排技术的进步作为基础，计算机的快速发展就无从谈起。业界站在一个崭新的起点：PCIExpress和HyperTransport开创了一个近乎完美的汇流排架构。而业界对高速汇流排的渴求也是无休无止，PCIExpress2.0和HyperTransport3.0都将提上日程，它们将会再次带来效能提升。在计算机系统中，各个功能部件都是通过系统汇流排交换资料，汇流排的速度对系统性能有着极大的影响。而也正因为如此，汇流排被誉为是计算机系统的神经中枢。但相比CPU、显示卡、记忆体、硬碟等功能部件，汇流排技术的提升步伐要缓慢得多。在PC发展的二十余年历史中，汇流排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。
6、心得体会
自从上了大学后，进入这个专业后才能这么经常的接触到电脑，才能学到有关电脑方面的知识。正因为接触这类知识比较的晚，所以学习这方面的知识感觉到吃力。学习了这门课后觉得，计算机组成原理确实很难，随着计算机技术和电子技术的飞速发展。计算机内部结构日趋复杂和庞大而且高度整合化。这使的我们普遍感到计算机组成原理这门课难学、难懂、概念抽象、感性认识差。在计算机技术快速发展的今天，新技术、新理论从提出到实际应用的周期大大缩短。我们很难在有限的教学时间内.在理解掌握基本知识技能的基础上。学习新知识、新技术，很难增强我们的学习兴趣。也就更谈不上能够利用基本原理解决在学习过程中所遇到的新问题。
当进入第四章，储存器的学习时，各种问题就不断的出现，尤其在进行储存器容量扩充套件时，很多的问题都是似懂非懂的，在做题目时，也是犯各种各样的错误。在第五章的学习中，对于I/O装置与主机交换资讯的控制方式中的程式查询方式，程式中断方式和DMA方式有了点了解。最难的就要数中央处理器和控制单元了。对于计算机运算方法，这个没太搞懂，像定点运算中的乘法运算和除法运算，又是用的什么原码一位乘、原码两位乘、补码一位乘、补码两位乘。总之，我是被绕晕了。还有就是控制单元的设计方法微程式设计，这个知识点也是不太懂，总的来说这门课程，学得不是很好。可是通过这门课的学习，我也学习到了很多以前不知道的知识：计算机都有些什么硬体，都有哪几类汇流排，汇流排在计算机中又扮演着什么角色。计算机中的储存器有哪些等等。让我对计算机有了一个大致的了解。至少我不再像以前那样对计算机什么也都不懂。
结语：
通过学习这门课程，我们能够从中得到有关计算机方面的知识，但是更多的是这门课程可以培养我们以下能力：
1、系统级的认识能力。建立整机概念，掌握自项向下的问题分析能力，既能理解系统各层次的细节，又能站在系统总体的角度从巨集观上认识系统，然后将系统很好的分解为功能模组。这种理解必须超越各组成部分的实现细节，而认识到计算机的软体系统和硬体系统的结构以及它们建立和分析的过程，这一过程是应该以深入理解计算机组成原理为基础的。
2、培养学生理论联络实际的能力。计算机实践教学是计算机课程的重要环节，学好计算机仅靠理论知识是不够的，课堂讲授是使学生掌握计算机的基本知识和基本技能，而计算机实践教学的目的是要通过实际操作将所学到的知识付诸实际，是课堂教学的延伸和补充。计算机设计与实践就是从理论、抽象、设计三个方面将计算机系统内部处理器、储存器、控制器、运算器、外设等各个部分联络起来，达到互相支撑、互相促进进。
参考文献
[1]唐硕飞主编计算机组成原理高等教育出版社
[2]陈金儿,王让定,林雪明,等.基于CC2005的“计算机组成原理与结构”课程改革[J].计算机教育,2006***11***:33-37.
[3]郑玉彤.《计算机组成原理》课程实现的比较研究[J].中央民族大学学报,2003,12***1***:79-82.
[4]刘旭东,熊桂喜.“计算机组成原理”的课程改革与实践[J].计算机教育,2009***7***:74-76.
[5]赵秋云,何嘉,魏乐.对《计算机组成原理》课程教学模式的探讨[J].电脑知识与技术,2008,4***3***:693-694.
[6]姚爱红,张国印,武俊鹏.计算机专业硬体课程实践教学研究[J].计算机教育,2007***12***:29-31.
篇二
《计算机组成及其控制单元》
摘要：本论文主要论述了冯-诺依曼型计算机的基本组成与其控制单元的构建方法，一台计算机的核心是cpu，cpu的核心就是他的控制单元，控制单元好比人的大脑，不同的大脑有不同的想法，不同的控制单元也有不同的控制思路。所以，控制单元直接影响着指令系统，它的格式不仅直接影响到机器的硬体结构，而且也直接影响到系统软体，影响机器的适用范围。而冯诺依曼型计算机是计算机构建的经典结构，正是现代计算机的代表。
关键字：冯诺依曼型计算机，计算机的组成，指令系统，微指令
一.计算机组成原理课程综述：
本课程采用从外部大框架入手，层层细化的叙述方法，先是介绍计算机的基本组成，发展和展望。后详述了储存器，输入输出系统，通讯汇流排，cpu的特性结构和功能，包括计算机的基本运算，指令系统和中断系统，并专门介绍了控制单元的功能和设计思路和实现措施。
二.课程主要内容和基本原理：
A.计算机的组成：
冯诺依曼型计算机主要有五大部件组成：运算器，储存器，控制器，输入输出装置。
1.汇流排：
汇流排是计算机各种功能部件之间传送资讯的公共通讯干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的资讯种类，计算机的汇流排可以划分为资料汇流排、地址汇流排和控制汇流排，分别用来传输资料、资料地址和控制讯号。汇流排是一种内部结构，它是cpu、记忆体、输入、输出装置传递资讯的公用通道，主机的各个部件通过汇流排相连线，外部装置通过相应的介面电路再与汇流排相连线，从而形成了计算机硬体系统。在计算机系统中，各个部件之间传送资讯的公共通路叫汇流排，微型计算机是以汇流排结构来连线各个功能部件的。汇流排按功能和规范可分为三大型别:
***1***片汇流排***ChipBus,C-Bus***
又称元件级汇流排，是把各种不同的晶片连线在一起构成特定功能模组***如CPU模组***的资讯传输通路。
***2***内汇流排
又称系统汇流排或板级汇流排，是微机系统中各外挂***模组***之间的资讯传输通路。例如CPU模组和储存器模组或I/O介面模组之间的传输通路。***3***外汇流排又称通讯汇流排，是微机系统之间或微机系统与其他系统***仪器、仪表、控制装置等***之间资讯传输的通路，如EIARS-232C、IEEE-488等。其中的系统汇流排，即通常意义上所说的汇流排，一般又含有三种不同功能的汇流排，即资料汇流排DB、地址汇流排AB和控制汇流排CB。
2.储存器：
储存器是计算机系统中的记忆装置，用来存放程式和资料。计算机中全部资讯，包括输入的原始资料、计算机程式、中间执行结果和最终执行结果都储存在储存器中。它根据控制器指定的位置存入和取出资讯。有了储存器，计算机才有记忆功能，才能保证正常工作。按用途储存器可分为主储存器***记忆体***和辅助储存器***外存***,也有分为外部储存器和内部储存器的分类方法。外存通常是磁性介质或光碟等，能长期储存资讯。记忆体指主机板上的储存部件，用来存放当前正在执行的资料和程式，但仅用于暂时存放程式和资料，关闭电源或断电，资料会丢失。
储存器的主要功能是储存程式和各种资料，并能在计算机执行过程中高速、自动地完成程式或资料的存取。
储存器是具有“记忆”功能的装置，它采用具有两种稳定状态的物理器件来储存资讯。这些器件也称为记忆元件。在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进位制来表示资料。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进位制数必须转换成等值的二进位制数才能存入储存器中。计算机中处理的各种字元，例如英文字母、运算子号等，也要转换成二进位制程式码才能储存和操作。
按照与CPU的接近程度，储存器分为记忆体储器与外储存器，简称记忆体与外存。记忆体储器又常称为主储存器***简称主存***，属于主机的组成部分;外储存器又常称为辅助储存器***简称辅存***，属于外部装置。CPU不能像访问记忆体那样，直接访问外存，外存要与CPU或I/O装置进行资料传输，必须通过记忆体进行。在80386以上的高档微机中，还配置了高速缓冲储存器***cache***，这时记忆体包括主存与快取记忆体两部分。对于低档微机，主存即为记忆体。
3.I/O系统：
I/O系统是作业系统的一个重要的组成部分，负责管理系统中所有的外部装置。
计算机外部装置。在计算机系统中除CPU和记忆体储外所有的装置和装置称为计算机外部装置***外围装置、I/O装置***。I/O装置：用来向计算机输入和输出资讯的装置，如键盘、滑鼠、显示器、印表机等。
I/O装置与主机交换资讯有三种控制方式：程式查询方式，程式中断方式，DMA方式。程式查询方式是由cpu通过程式不断的查询I/O装置是否做好准备，从而控制其与主机交换资讯。
程式中断方式不查询装置是否准备就绪，继续执行自身程式，只是当I/o装置准备就绪并向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装置之间有一条资料通路，主存与其交换资讯时，无需呼叫中断服务程式。
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、状态暂存器、通用暂存器组等组成。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。计算机执行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的资料来自储存器;处理后的结果资料通常送回储存器，或暂时寄存在运算器中。与运算器共同组成了CPU的核心部分。
实现运算器的操作，特别是四则运算，必须选择合理的运算方法。它直接影响运算器的效能，也关系到运算器的结构和成本。另外，在进行数值计算时，结果的有效数位可能较长，必须撷取一定的有效数位，由此而产生最低有效数位的舍入问题。选用的舍入规则也影响到计算结果的精确度。在选择计算机的数的表示方式时，应当全面考虑以下几个因素：要表示的数的型别***小数、整数、实数和复数***：决定表示方式，可能遇到的数值范围：确定储存、处理能力。数值精确度：处理能力相关;资料储存和处理所需要的硬体代价：造价高低。运算器包括暂存器、执行部件和控制电路3个部分。在典型的运算器中有3个暂存器：接收并储存一个运算元的接收暂存器;储存另一个运算元和运算结果的累加暂存器;在运算器进行乘、除运算时储存乘数或商数的乘商暂存器。执行部件包括一个加法器和各种型别的输入输出闸电路。控制电路按照一定的时间顺序发出不同的控制讯号，使资料经过相应的闸电路进入暂存器或加法器，完成规定的操作。为了减少对储存器的访问，很多计算机的运算器设有较多的暂存器，存放中间计算结果，以便在后面的运算中直接用作运算元。
B.控制单元：
控制单元负责程式的流程管理。正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令暂存器IR、指令译码器ID和操作控制器0C三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据使用者预先编好的程式，依次从储存器中取出各条指令，放在指令暂存器IR中，通过指令译码***分析***确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制讯号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。
1.指令系统
指令系统是计算机硬体的语言系统，也叫机器语言，它是软体和硬体的主要介面，从系统结构的角度看，它是系统程式设计师看到的计算机的主要属性。因此指令系统表征了计算机的基本功能决定了机器所要求的能力，也决定了指令的格式和机器的结构。对不同的计算机在设计指令系统时，应对指令格式、型别及操作功能给予应有的重视。
计算机所能执行的全部指令的 *** ，它描述了计算机内全部的控制资讯和“逻辑判断”能力。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。一般均包含算术运算型、逻辑运算型、资料传送型、判定和控制型、输入和输出型等指令。指令系统是表征一台计算机效能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬体结构，而且也直接影响到系统软体，影响到机器的适用范围。
根据指令内容确定运算元地址的过程称为定址。一般的定址方式有立即定址，直接定址，间接定址，暂存器定址，相对定址等。
一条指令实际上包括两种资讯即操作码和地址码。操作码用来表示该指令所要完成的操作***如加、减、乘、除、资料传送等***，其长度取决于指令系统中的指令条数。地址码用来描述该指令的操作物件，它或者直接给出运算元，或者指出运算元的储存器地址或暂存器地址***即暂存器名***。
2.微指令
在微程式控制的计算机中，将由同时发出的控制讯号所执行的一组微操作称为微指令。所以微指令就是把同时发出的控制讯号的有关资讯汇集起来形成的。将一条指令分成若干条微指令，按次序执行就可以实现指令的功能。若干条微指令可以构成一个微程式，而一个微程式就对应了一条机器指令。因此，一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。简言之，一条机器指令所完成的操作分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。微指令的编译方法是决定微指令格式的主要因素。微指令格式大体分成两类:水平型微指令和垂直型微指令。
从指令与微指令，程式与微程式，地址与微地址的一一对应关系上看，前者与记忆体储器有关，而后者与控制储存器***它是微程式控制器的一部分。微程式控制器主要由控制储存器、微指令暂存器和地址转移逻辑三部分组成。其中，微指令暂存器又分为微地址暂存器和微命令暂存器两部分***有关。同时从一般指令的微程式执行流程图可以看出。每个CPU周期基本上就对应于一条微指令。
三.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’。
现在计算机仍以惊人的速度发展，期待未来的计算机带给人们更大的惊喜和进步。
四.结语：
自从1945年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，CPU的速度越来越快，体积越来越小，价格越来越低。计算机界据此总结出了“摩尔法则”，该法则认为每18个月左右计算机效能就会提高一倍。
越来越多的专家认识到，在传统计算机的基础上大幅度提高计算机的效能必将遇到难以逾越的障碍，从基本原理上寻找计算机发展的突破口才是正确的道路。很多专家探讨利用生物晶片、神经网路晶片等来实现计算机发展的突破，但也有很多专家把目光投向了最基本的物理原理上，因为过去几百年，物理学原理的应用导致了一系列应用技术的革命，他们认为未来光子、量子和分子计算机为代表的新技术将推动新一轮超级计算技术革命。
五.参考文献：
【1】计算机组成原理，唐朔飞
【2】计算机组成原理，白中英