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计算机组成原理

计算机组成原理

一、主题/概述

计算机组成原理是计算机科学与技术领域的基础课程，主要研究计算机硬件系统的组成、结构、工作原理及其相互关系。通过学习计算机组成原理，可以深入了解计算机硬件的工作机制，为后续学习计算机体系结构、操作系统、编译原理等课程打下坚实的基础。本课程旨在使学生掌握计算机硬件的基本概念、基本原理和基本技术，提高学生的计算机硬件设计能力和分析能力。

二、主要内容（分项列出）

1.小计算机硬件系统概述

计算机硬件系统的组成

计算机硬件系统的发展历程

计算机硬件系统的性能指标

2.编号或项目符号：

计算机硬件系统由输入设备、输出设备、存储器、中央处理器（CPU）和总线组成。

计算机硬件系统的发展经历了电子管、晶体管、集成电路和超大规模集成电路四个阶段。

计算机硬件系统的性能指标包括速度、容量、可靠性、可维护性等。

3.详细解释：

输入设备：将用户输入的信息转换为计算机可以处理的数字信号，如键盘、鼠标等。

输出设备：将计算机处理后的信息转换为用户可以理解的形式，如显示器、打印机等。

存储器：用于存储计算机程序和数据，分为内存储器（RAM）和外存储器（硬盘、U盘等）。

中央处理器（CPU）：计算机的核心部件，负责执行指令、处理数据和控制计算机的运行。

总线：连接计算机各个部件的通信通道，包括数据总线、地址总线和控制总线。

1.小中央处理器（CPU）

CPU的组成

CPU的工作原理

CPU的性能指标

2.编号或项目符号：

CPU由控制器、运算器和寄存器组成。

CPU的工作原理是通过执行指令来处理数据和控制计算机的运行。

CPU的性能指标包括主频、字长、缓存大小等。

3.详细解释：

控制器：负责解释指令、控制数据流向和执行指令。

运算器：负责执行算术运算和逻辑运算。

寄存器：用于暂存数据和指令，提高CPU的运行速度。

主频：CPU每秒钟可以执行的指令数，单位为Hz。

字长：CPU一次可以处理的二进制位数，单位为位（bit）。

1.小存储器

存储器的分类

存储器的工作原理

存储器的性能指标

2.编号或项目符号：

存储器分为内存储器（RAM、ROM）和外存储器（硬盘、U盘等）。

存储器的工作原理是通过读写电路将数据存储在存储介质上。

存储器的性能指标包括容量、速度、可靠性等。

3.详细解释：

RAM（随机存储器）：可读可写，断电后数据丢失。

ROM（只读存储器）：只读，断电后数据不丢失。

硬盘：采用磁记录技术，容量大、速度快。

U盘：采用闪存技术，便携性强、容量小。

三、摘要或结论

计算机组成原理是计算机科学与技术领域的基础课程，通过学习本课程，可以深入了解计算机硬件系统的组成、结构、工作原理及其相互关系。掌握计算机硬件的基本概念、基本原理和基本技术，为后续学习计算机体系结构、操作系统、编译原理等课程打下坚实的基础。

四、问题与反思

①如何理解计算机硬件系统的发展历程？

②CPU的性能指标对计算机性能有何影响？

③存储器的分类及其工作原理有何不同？

1.《计算机组成原理》，王爱英，高等教育出版社，2018年。

2.《计算机组成与设计：硬件/软件接口》，DavidA.Patterson，JohnL.Hennessy，机械工业出版社，2015年。

3.《计算机组成原理》，张基伟，清华大学出版社，2017年。