COMP12111 计算机组成与结构
COMP12111 Fundamentals of Computer Engineering (1st Semester) 为 University of Manchester计算机科学学院于第一学期面向全体计算机大类本科生开设的专业核心课程之一. 该课程以贴向实际的计算机硬件 (数字逻辑门电路) 设计为主线, 辅以适量实验课程, 旨在使学生对计算机硬件体系架构得到较为全面的理解认知和掌握.
在本课程中, 我们将依序学习以下内容:
1. 逻辑门电路:
数字信号和基于二进制的数据表示法, 布尔代数逻辑和表达式 (具体的理论部分将在课程: COMP11120 计算机科学数学工具包中进一步阐释), 逻辑门电路, 二进制运算, 抽象和分级的设计思想, 时钟和顺序系统.
2. 计算机辅助设计 (CAD)
简介计算机辅助设计
3. 硬件描述语言: Verilog
简介用于电路设计的硬件描述语言: Verilog
4. RTL (寄存器传输级别)设计
同步状态, 顺序系统介绍, RTL设计, 寄存器, 数据路径和控制
5. 有限状态机 (Finite State Machine)
介绍一种简化和梳理分支逻辑的有效方法: 有限状态机.
6. 处理器设计
对以下的模块化模型进行介绍: 处理器, 内存, IO, 处理器操作和指令执行 (取码, 译码, 执行), 并介绍程序计数器, 指令寄存器和状态寄存器.
7. MU0 处理器简介
简介 MU0 处理器 (The Manchester University 0 Processor)的指令集, ALU单元设计和电路关键路径, 以及它的数据路径与控制单元的设计.
8. 内存
内存分级: 介绍不同类型的存储器, 如高速缓存, 非易失性随机存储器, 易失性随机存储器, 只读存储器, 闪存, 机械硬盘和光盘等, 因其存储容量, 读取速度和制造成本之间的不同而形成的分级关系.
9. 输入/输出系统
介绍输入/输出界面, 以及串行/并行通讯, 轮询和中断, 中断的实施, 直接存储器访问, 通用串行总线 (USB).
实验
在本学期中, 需要完成的任务除了录播课程和部分直播课程以外, 还包含四次实机实验:
- 二进制加法器
- 组合电路设计
- 顺序结构设计
MU0处理器
其他
在本专栏中, 还将依照学习顺序记录实验心得总结, 随堂笔记和知识体系梳理, 并可能穿插部分自学内容.
