计算机硬件：理解CPU、主存储器与磁盘机的关键技术

在"计算机导论"的课程中，第2章主要探讨了计算机系统的硬件结构，特别是中央处理器（CPU）和主-辅助存储器。以下是关键知识点的详细解读： 1. **CPU组成与技术指标**: - CPU是计算机的核心部件，由运算器和控制器组成。运算器负责执行算术和逻辑运算，如加法器、逻辑电路以及通用寄存器（R1-R4）等构成的算术逻辑单元（ALU）。标志寄存器（FR）则存储运算结果产生的标志，如进位标志位（CF）、零标志位（ZF）等。 - CPU的主要技术指标包括：性能（如时钟频率、指令集架构等），功耗，散热设计等。 2. **主存储器**: - 主存储器（内存）是临时存储程序和数据的地方，其组成包括内存芯片（如DRAM）、内存控制器和地址线、数据线等。记录密度是衡量存储密度的重要参数，包括磁道密度（单位长度内磁道数）和位密度（单位长度内二进制信息数）。存储容量计算公式C = N × K × S × B，其中N为盘面数，K为磁道数/面，S为扇区数/磁道，B为字节数/扇区。 - 寻址时间包括寻道时间和平均等待时间，分别对应磁头移动到指定位置所需时间和等待磁盘旋转到正确位置的时间。 3. **辅助存储器**: - 辅助存储器（如硬盘、光盘等）用于长期存储大量数据，它们的分类和特点是教学的重点。这些存储器的特点可能涉及容量大、价格低但速度慢，与主存储器形成数据持久性和访问速度的权衡。 4. **输入/输出系统**: - 输入输出系统负责处理外部设备（如键盘、鼠标、打印机）与计算机之间的数据交换，包括输入设备（如键盘）的编码和解码，以及输出设备（如显示器）的数据驱动。 5. **计算机系统结构**: - 计算机的系统结构讲解了硬件各部分如何协同工作，以及整体的硬件布局和组织。这包括CPU与内存、辅助存储器、输入/输出系统的交互，以及计算机整机结构和系统结构层面的设计。 通过学习这些内容，学生可以理解计算机硬件的基本原理和性能指标，为进一步学习编程和软件开发打下基础。理解这些技术指标对于评估和优化计算机性能、选择合适的硬件配置至关重要。