中大计算机组成原理期末复习资料：硬件与设计原则

计算机组成原理是信息技术领域核心的基础课程，本复习资料由中山大学的数据科学与计算机学院3班在2017年12月提供，旨在帮助学生系统复习和准备期末考试。课程设计要求学生选择课程内的知识点，通过硬件实现或软件模拟的方式进行展示，并撰写一篇论文，阐述选题背景、技术路线、实现过程和效果评价。 在第一章中，首先概述了计算机的分类和发展历史，区分了早期按照功能、器件和技术应用划分的时代，如电子管、晶体管和集成电路，以及现代后PC时代的应用特性，如桌面计算、服务器、嵌入式设备、移动设备等。重点在于理解不同应用领域之间的交叉融合，以及计算机在面临技术瓶颈时如何适应变化和满足日益增长的需求。 设计原则方面，强调了面向摩尔定律（芯片制造工艺的持续小型化），抽象简化设计，以及利用概率论处理问题的策略。Amdahl定律揭示了性能提升的局限性，指出对部分任务的优化可能带来的整体性能提升有限。加速比的概念和CPU性能的计算公式在这里显得尤为重要，而流水线、并行处理和预测技术则是提高机器性能的关键手段。 存储器管理是另一个核心部分，解决存储器容量、速度和成本之间矛盾的方法是通过层次化的存储结构，依赖于程序的局部性原理。为了提高系统的可靠性，冗余技术被广泛应用，如冗余编码和RAID（磁盘冗余阵列）。 最后，章节详细介绍了计算机系统的组成，包括硬件设备和软件系统。硬件设备作为物理实体，是计算机运行的基础，而冯·诺依曼体系结构（按地址访问和顺序执行）是早期计算机设计的核心特征。通过回顾计算机发展的历史，可以看到需求驱动和技术进步是如何塑造了现代计算机架构的。 这份复习资料涵盖了计算机组成原理的广泛内容，从硬件到软件，从理论到实践，对于理解和掌握这一领域的知识具有重要的参考价值。