计算机组织与结构基础：讲义1 - 引言

“计算机组成与结构：lecture 1 Introduction.pdf” 这篇文档主要介绍了计算机组成与结构的基础概念，针对大学学生设计，旨在阐述计算机系统的结构、功能以及层次架构。文档的开头提出了今天的学习目标，包括理解组织与架构的区别，系统层级架构的重要性，以及计算机架构和组织涉及的关键要素。 首先，计算机架构（Architecture）关注的是程序员所看到的计算机系统的功能行为。这包括指令集、数据表示使用的位数、输入/输出机制、寻址技术等。例如，文档提到，是否有一个乘法指令，如何最优化操作系统对内存的处理，这些都是架构层面的问题。这些设计决策影响了程序员如何编写和理解代码。 其次，计算机组织（Organization）则涉及到对程序员不可见的结构关系，如控制信号、接口、内存技术。例如，是通过硬件乘法单元执行乘法操作还是通过重复加法来实现，以及使用哪种非易失性内存来存储BIOS，这些都是组织层面的考虑。这些细节决定了计算机硬件的实际实现方式。 文档强调了架构和组织之间的区别至关重要，因为它们定义了一组计算机模型，尽管具有相同的架构，但组织结构可能存在差异。这允许在保持兼容性的前提下，针对性能、成本或特定应用进行优化。例如，不同的计算机可能都支持乘法指令，但在CPU内部实现方式上，有的可能内置了专用的硬件乘法器，而有的则通过软件模拟，即通过多次加法来实现。 此外，文档还暗示了计算机系统通常是一个分层结构，从高层次的抽象功能到低层次的具体实现。这种层次化设计有助于简化复杂性，使得设计、理解和维护变得更加可行。每个层级都建立在下一层的基础上，提供更高层次的服务，而隐藏底层的实现细节。 计算机组成与结构的课程涵盖了从高层的系统设计到底层硬件实现的全面知识。学习这些概念对于理解和设计高效的计算机系统至关重要，无论是在软件开发、系统分析还是硬件工程等领域。