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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。通过学习本课程，学生可以了解计算机硬件的基本组成，掌握计算机系统的基本工作原理，为后续学习计算机体系结构、操作系统、计算机网络等课程打下坚实的基础。

二、主要内容

1.小

（1）计算机硬件系统概述

（2）中央处理器（CPU）

（3）存储系统

（4）输入/输出系统

（5）总线与接口

2.编号或项目符号

（1）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

?计算机硬件系统的主要性能指标

（2）中央处理器（CPU）

?CPU的组成与结构

?CPU的工作原理

?CPU的性能指标

（3）存储系统

?存储系统的组成与结构

?存储器的工作原理

?存储器的性能指标

（4）输入/输出系统

?输入/输出系统的组成与结构

?输入/输出设备的工作原理

?输入/输出设备的性能指标

（5）总线与接口

?总线的组成与结构

?总线的工作原理

?总线的性能指标

3.详细解释

（1）计算机硬件系统概述

计算机硬件系统由输入设备、输出设备、中央处理器（CPU）、存储器、总线等组成。计算机硬件系统的发展历程经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路等阶段。计算机硬件系统的主要性能指标包括运算速度、存储容量、输入/输出速度等。

（2）中央处理器（CPU）

CPU是计算机硬件系统的核心部件，负责执行计算机指令。CPU由控制器、运算器、寄存器等组成。控制器负责解释指令、控制数据流动；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。CPU的工作原理是按照指令序列逐条执行指令。CPU的性能指标包括主频、字长、缓存大小等。

（3）存储系统

存储系统由主存储器（内存）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）组成。主存储器用于暂存计算机运行过程中的数据和指令，辅助存储器用于长期存储数据和程序。存储器的工作原理是利用磁、电、光等物理原理存储和读取数据。存储器的性能指标包括存储容量、存取速度、功耗等。

（4）输入/输出系统

输入/输出系统负责计算机与外部设备之间的数据交换。输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，用于将外部信息输入计算机；输出设备包括显示器、打印机、音响等，用于将计算机处理后的信息输出到外部设备。输入/输出设备的工作原理是按照计算机指令进行数据交换。输入/输出设备的性能指标包括传输速率、接口类型等。

（5）总线与接口

总线是计算机内部各部件之间进行数据传输的通道。总线分为数据总线、地址总线和控制总线。接口是计算机与外部设备之间进行数据交换的连接部分。总线与接口的工作原理是按照协议进行数据传输。总线与接口的性能指标包括带宽、传输速率、兼容性等。

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，学生可以了解计算机硬件系统的组成、结构、工作原理及其相互关系，为后续学习计算机体系结构、操作系统、计算机网络等课程打下坚实的基础。

四、问题与反思

①计算机硬件系统的发展历程对计算机性能有何影响？

②CPU的性能指标如何影响计算机的运行速度？

③存储系统的组成与结构对计算机性能有何影响？

④输入/输出系统在计算机中的作用是什么？

⑤总线与接口在计算机中的作用是什么？

[1]张洪波，计算机组成原理[M]，清华大学出版社，2018.

[2]王晓东，计算机组成原理[M]，机械工业出版社，2017.

[3]李晓东，计算机组成原理[M]，电子工业出版社，2016.