组成原理

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输入输出与总线结构 1.I/O设备与接口：通过接口模块连接外设和CPU，包括硬盘、键盘、显示器等，常用I/O接口有USB、PCIe等。 2.I/O控制方式：程序控制I/O、中断控制I/O、DMA（直接内存访问）等，DMA能加速数据传输而不占用CPU资源。 3.总线结构：计算机通过总线（如数据总线、地址总线、控制总线）实现组件间通信。 4.总线仲裁：多设备同时访问总线时，仲裁机制确定优先级，保证总线的有序访问。
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CPU结构与指令周期 1.指令周期：一条指令的执行过程，包括取指、译码、执行、写回等阶段。每个阶段完成特定任务。 2.流水线技术：通过多阶段并行处理指令（取指、译码、执行等），提高CPU执行效率。 3.超标量与超线程技术：支持同一周期执行多个指令，提高并行处理能力。 4.分支预测与跳转控制：分支预测通过预测条件跳转的方向来减少流水线阻塞；跳转控制则通过预取和缓存解决延迟。 5.寄存器与控制单元：寄存器用于临时存储数据和地址，控制单元负责解码和执行指令。
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存储器结构与管理 1.层次化存储：包括寄存器、高速缓存（Cache）、主存（RAM）、外存（如硬盘），不同层次有不同速度和容量。 2.主存与缓存：缓存通过数据局部性原理加速主存访问，分为L1、L2、L3级别缓存。 3.内存地址映射：计算机通过内存地址映射实现数据访问，包括直接映射、全相联映射、组相联映射等。 4.虚拟内存：通过地址映射将物理内存和磁盘整合，提供更多的内存空间，并通过页表管理页的加载和交换。
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数据表示与运算 1.数制与编码：计算机以二进制形式存储和处理数据，常用进制包括二进制、八进制、十六进制。常见编码方式有补码、BCD码、ASCII和Unicode等。 2.定点与浮点表示：用于处理不同范围的数值。浮点数表示（如IEEE 754标准）用于表示更大范围和更精确的小数。 3.算术运算：包括加法、减法、乘法、除法、移位等基础操作，计算机通过ALU（算术逻辑单元）执行。 4.逻辑运算：包括与、或、非、异或等基本操作，支持位操作和逻辑判断。
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计算机系统结构 1.冯·诺依曼架构：采用“存储程序”思想，包括控制单元、运算单元、存储器、输入和输出设备五部分，程序和数据存储在同一内存中。 2.哈佛架构：数据存储和程序存储分离，常用于嵌入式系统，提高了处理效率。 3.指令集架构（ISA）：描述CPU能执行的指令类型及操作方式，常见的ISA有x86、ARM等。 4.CISC与RISC架构：CISC指令集复杂，指令少，RISC指令集精简，但执行速度快，适用于高效能计算。
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