计算机发展五次迭代：器件变迁与系统结构探索

在《计算机组成原理01》中，我们深入探讨了计算机技术发展的关键节点和架构变迁。首先，从器件角度看，计算机经历了五个重要的发展阶段： 1. **电子管与继电器时代**：这是早期的基础，电子管的出现标志着计算机的诞生，随后的继电器存储技术进一步提升了性能。 2. **晶体管与磁介质存储**：晶体管的引入极大地降低了能耗和体积，磁介质存储如硬盘和磁带成为主流，使得数据存储容量大幅度提升。 3. **集成电路（IC）**：集成电路的发明使得计算机组件集成度大幅提高，为微型化和便携性奠定了基础。 4. **大规模与超大规模集成电路（VLSI）**：随着半导体技术的进步，计算机集成度继续攀升，性能和效率有了显著提升。 5. **智能计算机**：进入21世纪，计算机开始具备人工智能特征，如神经网络和机器学习等技术的应用，使计算机更具智能化。 从结构发展来看，计算机经历了从单个CPU的单机系统，到流水线设计，再到多处理器和大规模并行处理机的演变，反映了计算机性能的不断提升和复杂性的增加。 技术发展方面，计算机技术经历了变址技术、中断技术、微程序技术、缓冲技术和重用技术等阶段，这些都推动了计算机处理速度和灵活性的飞跃；最后，虚拟技术的引入实现了更高的资源利用率和更灵活的系统管理。 该课程作为计算机专业基础的核心课程，旨在构建学生坚实的硬件理论基础，如《数字电路》的补充知识、高级语言设计、操作系统、接口与汇编语言等后续课程的学习都是在此基础上进行的。2009年计算机专业考研考试中，计算机组成原理占据了45分，可见其重要性。 课程重点在于计算机硬件系统的基本原理，包括运算器、控制器、存储器、输入输出系统等组件的构成、工作原理以及指令系统的设计。学生将学习如何理解和设计数字化信息的编码、数据运算、指令执行以及硬件与软件的交互方式。 通过这门课程，学生不仅能够理解计算机系统的整体架构，还能掌握硬件实现的具体技术细节，为后续的嵌入式开发、系统程序开发和底层硬件设计打下坚实的基础。同时，课程强调了理论与实践的结合，将理论知识与实际应用相结合，帮助学生形成全面的计算机知识体系。