计算机体系结构基础COMP15111

课程内容：

本课程将介绍计算机体系结构基础的相关概念。其目的是让学生掌握理解计算机系统所需的技能，包括术语、模型、方法、结构（或拓扑）、时序和数字表示。

本课程涵盖的内容将使学生能够理解基本的计算机体系结构、编程和拓扑结构。特别是，学生将能够理解计算机系统的基本原理。

本课程旨在介绍计算机体系结构基础方法背后的概念，以实施 IT 解决方案。课程将介绍各种标准的计算机系统方法和理论，并对理论、技术和方法进行说明，使学生能够理解这些理论。计算机硬件和计算机系统拓扑学的相关领域也在一定程度上有所涉及。

具体来说，本课程将帮助学生：

- 理解基本的冯-诺依曼/运算模型。

- 了解数字计算机的二进制性质，以及如何使用比特模式来表示字符、数字和指令等内容。

- 了解 RISC-V 指令集及其寄存器的要点。

- 了解汇编语言程序的基础知识。

- 了解指令代码和数据与汇编语言之间的对应关系。

- 了解编译器、汇编器、库、链接器、加载器、解释器和操作系统的作用，及其与底层计算机硬件之间的一些相互作用。

课程目标：

本课程旨在通过探索高级语言程序与数字计算机的基本结构和运行之间的关系，包括实现这种关系的过程，介绍计算机指令集和信息的二进制表示法。以 Python 和 RISC-V 处理器为例。在实验室中，通过练习逐步揭示 RISC-V 指令集的特征，从而获得实践经验。

课程大纲：

1、简介：处理器、简单的 RISC-V 程序、二进制表示法、获取-执行周期、寄存器。

2、命令式结构的 RISC-V 代码：基本数据类型和表达式、数据结构、控制结构、函数、输入/输出、中断。

3、系统软件：操作系统、汇编器、编译器、库、加载器、解释器。

学习成果：

成功完成本课程后，学生将能够：

1、提出并评估在数字计算机中表示不同类别数据的方法。

2、分析不同计算机结构对数据处理的适用性。

3、用汇编语言编写简单的程序。

4、用汇编语言实现不同的代码结构：条件分支、while、if、跳转表。

5、在程序中构建不同的数据结构，并编写访问这些结构的代码，如字符串、数组和堆栈。

6、使用方法创建可重复使用的汇编语言代码。