本课程是计算机科学与技术专业的专业必修课，融合了传统的数字逻辑、汇编语言和计算机组成3门课程的核心内容。通过学习本课程，学生能够全面掌握计算机系统的基本组成、部件结构、工作原理，掌握程序的二进制构造原理并能够解释程序的运行性能，掌握基于模型的CPU微架构开发方法并具备数字部件的设计能力，深刻理解软硬件协同机制，具备分析、设计和开发计算机硬件系统的基础能力，为后续专业学习与发展奠定坚实基础。
课程目标：
1. 能够计算不同进制的转换、单周期与流水线的性能、Cache或TLB等存储层次的结构参数与性能、外部存储器的性能；比较不同CPU微架构、Cache结构的优劣。
2. 能够建立流水线数据相关的数学模型并进行覆盖性分析，判断流水线是否存在3类冒险并设计相应的冒险解决方案。
3. 能够设计组合电路和以状态机为核心的时序电路，开发基于MIPS指令集的汇编程序，设计全速转发5级MIPS流水线。
4. 能够将二进制汇编代码部署在CPU上，实现软硬件的集成与协同；综合应用黄金参考模型、仿真技术等完成汇编和电路级别的测试与调试。
5. 能够自主学习Verilog-HDL、MIPS汇编（部分内容）、Logisim、MARS、ISE、在线实验云平台等语言及工具相关知识，建立软硬件工程项目。
