计算机组成原理详解：从基础到CPU内部结构

这篇讲义是关于“计算机组成原理”的全面教程，主要针对初学者，旨在帮助读者理解计算机单机系统的组成及其工作原理。由北航计算机学院的刘旭东教授编写，课程涵盖了存储系统、指令系统、CPU内部结构、系统总线及输入输出系统等多个核心主题。 在存储系统部分，讲义深入讲解了内部存储器、高速缓冲存储器（Cache）、辅助存储器以及虚拟存储系统的工作原理。内部存储器包括RAM和ROM，Cache则用于提高数据访问速度，而辅助存储器如硬盘则提供大容量存储。虚拟存储系统则是处理内存不足问题的一种技术。 指令系统部分探讨了指令系统的基本要素，如何设计指令系统，以及对典型指令系统的分析。这部分内容对于理解和编写汇编语言程序至关重要。 CPU的内部结构是课程的重点之一，讲解了运算器如何执行基本运算，控制单元如何协调整个计算过程，以及硬连线控制器和微程序控制器的设计。运算器包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器，控制单元则负责生成并执行微指令来控制CPU的操作。 系统总线及输入输出系统部分，阐述了计算机内部和外部设备之间的数据传输机制，以及如何设计和实现输入输出系统。 此外，课程还强调了掌握计算机基本组成、内部结构和工作原理的重要性，并且与“计算机导论”和“数字逻辑”等前导课程相衔接，为后续的“计算机接口与通信”、“计算机系统结构”等课程打下基础。课程通过课堂教学、实验和期终考试综合评价学生的学习成果。 教材推荐包括《计算机组成原理》（唐朔飞编著）和《IBM PC汇编语言程序设计》（沈美明编著），同时提供了其他参考书以供深入学习。课程的授课教师分别是刘旭东（组成原理部分）、熊桂喜（汇编语言部分）和李宪永（实验部分）。 第一部分的概述中，介绍了计算机的层次结构，从底层的硬件到上层的应用软件，以及计算机的基本工作流程，包括指令的执行、程序的运行和微操作的概念。这一部分帮助学生建立起对计算机整体运作的理解。 这份讲义全面覆盖了计算机组成原理的基础知识，是学习计算机硬件和低级编程的理想起点。