目录
一、课程目的
- 激发人类创造力
- 设计微处理器
- 设计数字系统
- 学习数字设计的原理
- 对设计进行系统调试
- 设计和建造一个微处理器
二、课程研究范围——多层次的计算机系统
硬件层包括：指令系统、计算机组织、计算机实现
1.软件层次
- 操作系统
是用户程序和硬件的接口，它提供 许多服务和管理功能。
最重要的功能有： − 处理基本输入输出操作
− 分配存储空间及内存
− 为多个程序同时使用计算机提供支持
- 编译器
完成另一项核心功能，将用高级语言，例如C或者Java 写的程序翻译成硬件能够执行的指令。
- 从高级语言到机器语言
2.硬件层次
硬件层次课程：
- 计算机体系结构
− 程序员所见到的计算机系统的属性、概念性的结构与功能特性
− 指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理
- 计算机组成原理
− 实现计算机体系结构所体现的属性
− 具体指令的逻辑实现
- 逻辑与数字系统
− 计算机组成的物理实现
− 具体指令的物理实现
三、控制复杂性的艺术
学会如何控制复杂性 ——> 理解如何构造处理器
1.抽象
管理复杂系统的关键技术 —— 抽象化
- 对不重要的东西隐藏
- 下图给出了计算机系统的抽象层次，其中每个层次都包含了典型的模块
- 程序员需要在了解计算机体系结构的基础之上才能优化代码
2.约束
约束是对设计选择的一个内在限制，通过这种限制可以更有效的在更高的抽象层次上工作。
例如：数字电路的约束
- 数字电路使用离散电压
- 数字电路设计比模拟电路简单 - 但是能构造更复杂的系统
- 数字系统代替了先前的模拟系统，并且优于模拟系统 ——> 如数码相机，数字电视，电话，CD等
3.三个原则
- 层次化（Hierarchy）
− 将系统分成若干模块，再细分若干模块，直到每个模块都易于理解
- 模块化（Modularity）
− 所有模块都定义好功能和接口，以便于它们之间很容易的相互连接而没有副作用
- 规整化（Regularity）
− 在模块之间寻求一致，以便通用重复使用，减少设计不同模块的数量
四、数制系统基础
1.什么是数制？
数制是指用一组固定的符号和统一 的规则来表示数值的方法
2.常见的数制系统——进位计数制（带权的位置数制）
- 十进制系统：人们常使用
- 二进制系统：数字电路中广泛使用
- 八进制系统：简化二进制书写
- 十六进制系统：简化二进制书写
- 一个数用多位数字表示
- 每一位赋予一个规定的数值
- 全部各位数字所赋予的数值之和等于该数的值
两个重要概念：
- 基数
- 权
- 十进制整数
- 十进制小数
- 二进制整数
- 二进制小数
- 八进制
- 十六进制
3.数值表示范围
- 估算2的n次方
- 2的整数次幂
例如：
4.数制转换 （小结）
- 从2,8,16进制 转换到 十进制
按权展开法：先写成多项式，然后计算十进制结果
- 十进制整数 转换到 二进制
除2取余法
- 十进制小数 转换到 二进制
乘2取整法
- 二进制 转换为 十六进制
- 十六进制 转换为 二进制
- 二进制 转换为 八进制
- 八进制 转换为 二进制
