計算機硬體技術基礎(東北大學提供的慕課)

計算機硬體技術基礎是東北大學於2017年9月25日首次於中國大學MOOC開設的慕課課程、國家精品課程。該課程授課教師為楊秀梅、徐彬、張昱等。截至2020年9月，據中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課7次。

計算機硬體技術基礎共八個模組，包括計算機系統組成概述——物理組成與邏輯組成、計算機系統的兩大功能之一——運算、運算與控制的核心硬體——中央處理器、運算與控制的軟體支持——處理器的指令系統與彙編程式、計算機系統中的存儲器——向CPU提供巧婦之米、計算機中的數據傳送方式——巧婦之米的運送、時序控制的重要保障——定時器/計數器8253、計算機系統的外部接口——讓數據進行長途旅行。

基本介紹

• 中文名：計算機硬體技術基礎
• 提供院校：東北大學
• 授課平台：中國大學MOOC
• 類別：慕課、國家精品課
• 授課教師：楊秀梅、徐彬、張昱等
• 開課時間：2017年9月25日（首次）

課程性質

課程定位

計算機硬體技術基礎是一門計算機公共基礎課，可作為計算機組成原理的前導課程，為後續課程的學習提供必要的基礎知識。該課程通過對計算機硬體的系統學習，了解計算機的基本工作原理，組成方法以及相互關係，了解計算機系統的層次化結構概念，熟悉一些有代表性的計算機結構，理解硬體與軟體之間的接口界面，建立起一個完整的計算機系統的整機概念，為計算機系統分析、設計、開發和使用能力奠定基礎。

適應專業

計算機硬體技術基礎適合非通信工程、計算機套用技術、軟體工程、網路工程、自動化等電子信息類專業學習。

開課信息

開課次數	開課時間	參與人數
第1次開課	2017年09月25日~2018年01月31日	6440
第2次開課	2018年03月12日~2018年06月25日	4415
第3次開課	2018年09月24日~2018年12月31日	7354
第4次開課	2019年03月04日~2019年06月24日	4962
第5次開課	2019年09月14日~2020年01月11日	8131
第6次開課	2020年02月23日~2020年06月08日	7462
第7次開課	2020年09月06日~2020年12月28日	待定
根據中國大學MOOC官網顯示該課程第1至第7次開課的課時安排均為2~3小時每周

課程簡介

計算機硬體技術基礎共八個模組，總計60多個知識點。該課程以馮·諾依曼計算機模型作為教學起點，介紹計算機的組織結構和工作原理，剖析計算機的運算器、存儲器、控制器和輸入輸出設備的組成、工作原理與相互關係。其中，第一至第四模組介紹計算機系統組成概述、計算機系統的兩大功能運算與控制的核心硬體（中央處理器）和處理器的指令系統與彙編程式的基礎知識，第五、六模組介紹計算機系統中的存儲器和計算機中的數據傳送方式內容，第七、八模組介紹時序控制的重要保障——定時器/計數器8253、計算機系統的外部接口等內容。

課程大綱

模組一 計算機系統組成概述——物理組成與邏輯組成	模組五 計算機系統中的存儲器——向CPU提供巧婦之米
課時	課時
1.1：計算機的發展概況及套用領域	5.1：CPU的定址空間與存儲器的編址
1.2：計算機系統的物理組成及特點	5.2：存儲器的分段管理
1.3：計算機系統的邏輯組成及特點	5.3：存儲器的分級管理
1.4：電腦程式的執行過程I	5.4：存儲器的分類
1.5：計算機系統的主要性能指標	5.5：存儲器的擴展
模組二 計算機系統的兩大功能之一——運算	5.6：存儲器的性能指標
課時	5.7：記憶體技術進展
2.1：計算機中數值與文字信息表示	5.8：外存技術進展
2.2：算術運算	模組六 計算機中的數據傳送方式——巧婦之米是如何運送的？
2.3：邏輯運算	課時
2.4：運算的電路實現	6.1：傳送信息的類型
2.5：案例——交通燈的減法運算（倒計時）	6.2：傳送通道——接口
模組三 運算與控制的核心硬體——中央處理器（由內而外介紹）	6.3：接口晶片的基本構成
課時	6.4：數據傳送方式之無條件傳送
3.1：80x86處理器的內部功能結構	6.5：數據傳送方式之軟體查詢傳送
3.2：80x86處理器的內部暫存器	6.6：數據傳送方式之中斷方式傳送
3.3：8086處理器的外部引腳	6.7：數據傳送方式之DMA傳送
3.4：電腦程式的執行過程II	6.8：數據傳送的物理通路——匯流排
3.5：8086的存儲器組織	模組七 時序控制的重要保障——定時器/計數器8253
3.6：控制是運算的保障——最基本的控制：時序控制（內外聯合）	課時
3.7：處理器的復位與啟動	7.1：定時器計數器概述
3.8：案例——交通燈之紅變綠（或者綠變紅）過程的程式流程	7.2：可程式定時器計數器的工作原理
模組四 運算與控制的軟體支持——處理器的指令系統與彙編程式	7.3：8253的內部結構及編程原則
課時	7.4：8253的工作方式
4.1：指令集的派系（RISC和CISC）	模組八 計算機系統的外部接口——讓數據進行長途旅行
4.2：高級語言與彙編語言指令	課時
4.3：指令定址方式	8.1：常見的外部接口與分類
4.4：數據傳送指令	8.2：串列接口通信基礎
4.5：算術運算指令	8.3：串列接口晶片
4.6：邏輯運算指令和移位指令	8.4：並行接口通信基礎
4.7：控制轉移指令	8.5：並行接口晶片
4.8：處理器控制指令	8.6：模擬信號的輸入與輸出
4.9：彙編語言基本語法規則	8.7：信號的調製與解調
4.10：彙編偽指令	（註：課程大綱排版從左到右列）

課前預備

預備知識

學習計算機硬體技術基礎需要預備計算機基礎專業知識。

學習資料

學習計算機硬體技術基礎的學習資料為《計算機硬體技術基礎》《計算機硬體技術基礎（第3版）》《計算機原理與體系結構》。

書名	作者	ISBN	出版時間	出版社
《計算機硬體技術基礎》	柳秀梅等	9787302536499	2019年	清華大學出版社
《計算機硬體技術基礎（第3版）》	李繼燦等	9787302402336	2015年
《計算機原理與體系結構》	王海瑞等	9787302375227	2015年
表格內容參考資料

授課目標

1、掌握計算機的內部結構、功能部件、功能特徵、性能以及互動方式。

2、通過該課程的學習和課程配套的系列實驗之後，可以從計算機的組成原理和系統結構角度，完整說明計算機的工作過程，並能根據計算機的特徵編寫出程式。

所獲榮譽

2018年，計算機硬體技術基礎被中華人民共和國教育部認定為“國家精品線上開放課程”。