西安电科大计算机学院：详解冯诺依曼计算机与运算器结构

西安电子科技大学计算机学院的计算机组成与体系结构课程是一门核心的专业课程，旨在让学生深入理解计算机的基本工作原理和内部结构。该课程的主要内容涵盖了冯·诺依曼计算机的基本概念，包括指令和数据的地址访问方式，以及顺序执行的特点。课程通过佛林（Flynn）分类法介绍了不同类型的计算机架构，如单指令单数据（SISD）、单指令多数据（SIMD）、多指令单数据（MISD）和多指令多数据（MIMD），帮助学生掌握计算机的不同设计模式。 在数据表示部分，课程重点讲解了数值数据的表示，包括定点数的原码、补码、反码和移码，以及它们的范围和转换规则。浮点数的表示则涉及阶码和尾数的概念，以及如何处理阶码溢出导致的浮点数溢出问题。此外，非数值数据如ASCII码、汉字编码和检错纠错码（如奇偶校验）也是这一章节的重要内容。 运算方法和运算器部分详细介绍了定点数的加减运算，包括补码运算和溢出判断，以及乘法的Booth算法。浮点运算涉及阶码调整、尾数计算和舍入处理，确保精度和正确性。此外，还有对运算器结构和工作原理的深入探讨。 存储系统是课程的核心组成部分，涵盖了半导体存储器（如SRAM和DRAM）的特点及其与系统总线的连接，以及ROM的不同类型和相联存储器的工作原理。Cache的引入和地址映射策略（全相联、直接映射和组相联）被用来提升存储性能，而虚拟存储器的概念则强调了主存、辅存和辅助硬件的协同工作。磁盘作为存储体系中的重要部分，其技术指标如道密度和位密度也被提及。 指令系统是课程的另一个关键领域，涉及指令功能的分类，如数据传输、算术逻辑、输入输出、系统控制和程序控制，以及指令格式设计的原则。通过这些内容，学生能够理解计算机如何通过指令来控制和执行操作。 西安电子科技大学计算机学院的计算机组成与体系结构课程覆盖了从基本的硬件概念到高级设计原理的广泛内容，为学生提供了一个全面的计算机架构学习框架。无论是理论知识还是实践应用，这门课程都是深入理解现代信息技术不可或缺的基础。