计算机组成原理知识点复习

### 计算机组成原理的核心概念与知识点总结

#### 三大核心课程的重要性
对于计算机专业的学生而言，掌握计算机组成原理、计算机网络以及操作系统这三门课程至关重要。这些课程不仅提供了必要的理论基础，还帮助构建了全面的计算机科学知识框架[^1]。

#### 组成部分详解
计算机硬件系统主要由五个基本组件构成：运算器负责执行各种算术逻辑操作；存储器用于保存数据和指令；控制器协调整个系统的运作流程并控制其他部件的工作状态；输入设备允许外部信息进入机器内部；输出设备则用来展示处理后的结果给用户查看[PPT2 计算机系统组织][^3]。

#### 缓存机制解析
为了提高访问速度,CPU通常会配备高速缓存(cache),它位于CPU寄存器与主内存之间,作为临时缓冲区来减少频繁读取慢速RAM所需的时间成本;而虚拟存储技术则是通过将程序使用的地址空间划分为多个页面(Page)，并将不常用的页交换到磁盘上实现更大的有效地址范围扩展[CACHE 存储系统和虚拟存储系统（器）的组成及采用目的][^2].

# Python代码示例:模拟简单的LruCache算法
class LRUCache:

    def __init__(self, capacity: int):
        self.cache = {}
        self.capacity = capacity
        self.order = []

    def get(self, key: str) -> any:
        if key not in self.cache:
            return None
        
        value = self.cache[key]
        self.order.remove(key)
        self.order.append(key)

        return value
    
    def put(self, key: str,value:any)->None:
        if len(self.cache)>=self.capacity and key not in self.cache :
            oldest_key=self.order.pop(0)
            del self.cache[oldest_key]

        elif key in self.cache:
            self.order.remove(key)

        self.cache[key]=value
        self.order.append(key)


cache_example=LRUCache(3)#创建容量为3的lru cache实例化对象
for i in range(5): #向其中加入一些键值对测试效果
    cache_example.put(str(i),"Value"+str(i))
print([cache_example.get(str(x)) for x in list(range(-1,6))]) #[None,'Value2', 'Value3', 'Value4', None, None, None]