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计算机组成原理核心知识点梳理💻🔧

计算机组成原理是计算机科学的基础课程，主要研究计算机硬件系统的结构和工作原理。以下是核心知识点的梳理，附带代码示例帮助理解！

1.计算机系统层次结构🏗️
计算机系统分为五层：
-硬件层：CPU、内存、I/O设备
-微程序层（可选）：微指令控制硬件
-指令系统层：机器指令（如`MOVAX,5`）
-操作系统层：管理硬件资源
-应用层：用户程序（如`printf("Hello!")`）

2.数据的表示与运算🧮
-二进制与补码：负数用补码表示，便于加减运算。
```c
inta=-5;//补码表示：11111011（8位）
```
-浮点数：IEEE754标准（符号位+阶码+尾数）。

3.CPU工作原理⚙️
CPU=运算器(ALU)+控制器(CU)+寄存器。
-指令周期：取指→译码→执行→写回。
-流水线技术：提高指令吞吐量（但存在数据冒险问题）。

4.存储器系统🗄️
-Cache：解决CPU与主存速度差异，常用LRU替换算法。
```python
LRUCache实现（Python伪代码）
cache={"data":[],"time":[]}
```
-虚拟内存：通过页表映射扩展内存空间。

5.I/O系统🖥️🔌
-程序控制（轮询）、中断驱动、DMA（直接内存访问）。
-总线：数据总线、地址总线、控制总线。

6.性能优化🚀
-局部性原理：时间局部性+空间局部性。
-并行计算：多核CPU、GPU加速。

掌握这些核心概念，就能深入理解计算机如何“跑”起来啦！🎯💡