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【强化】2025年中国科学院大学085400电子信息《408计算机学科专业基础

第一章计算机组成原理

(1)计算机组成原理是计算机科学与技术的基础学科，它研究计算机硬件系统的结构、组成和工作原理。该学科旨在通过深入理解计算机硬件的各个组成部分及其相互关系，为计算机系统的设计、优化和维护提供理论依据。计算机组成原理主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等核心组件的研究，以及它们之间的数据传输、指令执行和控制机制。通过学习计算机组成原理，可以掌握计算机硬件系统的基本工作流程，为后续的学习和应用打下坚实的基础。

(2)中央处理器（CPU）是计算机系统的核心部件，负责执行程序指令并处理数据。它由控制器、运算器和寄存器等组成。控制器负责协调各部件之间的操作，确保指令的有序执行；运算器负责执行算术和逻辑运算；寄存器则用于存储临时数据和指令。CPU的性能直接影响计算机的运行速度和处理能力。计算机组成原理中，对CPU的设计、架构和性能优化进行了深入研究，如流水线技术、超标量技术等，以提升计算机的执行效率。

(3)存储器是计算机系统中用于存储数据和指令的设备。根据存储介质的特性，存储器可分为内存储器和外存储器。内存储器直接与CPU连接，用于存储正在执行的指令和数据，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。外存储器则用于长期存储数据，如硬盘、固态硬盘和光盘等。计算机组成原理中，对存储器的组织结构、访问速度、容量和成本进行了分析，旨在提高存储系统的性能和可靠性。此外，还研究了虚拟存储技术，以实现大容量存储和高效的数据访问。

第二章计算机操作系统

(1)计算机操作系统是计算机系统中最为关键的部分，它负责管理和协调计算机硬件资源，提供用户与计算机之间的交互界面。操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户界面等。进程管理确保多个程序能够并行执行，内存管理则负责分配和回收内存资源，以实现高效的程序运行。文件系统管理负责存储和检索数据，设备管理则处理外部设备的访问和通信。用户界面则为用户提供操作计算机的途径，包括命令行界面和图形用户界面等。

(2)操作系统的核心组件包括内核、shell和系统调用。内核是操作系统的核心部分，负责实现进程调度、内存管理、设备驱动和中断处理等基本功能。shell是用户与操作系统交互的命令行界面，用户可以通过shell执行命令，控制计算机的运行。系统调用是操作系统提供给应用程序的接口，允许程序请求操作系统的服务。操作系统的设计目标之一是提高系统的稳定性和安全性，这包括对用户权限的管理、数据保护和系统恢复等功能。

(3)操作系统的发展经历了多个阶段，从早期的批处理系统到多道程序设计系统，再到现代的实时操作系统和网络操作系统。现代操作系统不仅具备强大的功能，还支持多用户和多任务处理。在多用户环境中，操作系统需要确保每个用户的操作互不干扰，保护用户的隐私和数据安全。多任务处理则允许用户同时运行多个程序，提高计算机的利用率和用户体验。随着云计算和大数据技术的兴起，操作系统也需要不断适应新的应用场景，提供高效、可靠的服务。

第三章计算机网络

(1)计算机网络是现代信息社会的基础设施，它通过物理网络连接将分布在不同地理位置的计算机系统连接起来，实现信息的快速传输和资源共享。随着互联网的普及，计算机网络已经深入到社会的各个领域，对经济发展、社会进步和人民生活产生了深远影响。根据网络覆盖范围的不同，计算机网络可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。其中，局域网通常用于连接同一建筑物或校园内的设备，城域网则覆盖一个城市或地区，而广域网则跨越国家甚至全球。

以我国为例，截至2023年，我国固定宽带网络用户数已超过5亿，其中光纤用户占比超过70%。在移动通信领域，4G网络已实现全国覆盖，5G网络建设也在加速推进。根据中国互联网络信息中心（CNNIC）发布的《中国互联网发展统计报告》，截至2022年底，我国互联网普及率达到67.4%，其中农村地区互联网普及率为55.9%。这些数据表明，我国计算机网络发展迅速，为经济社会发展提供了有力支撑。

(2)计算机网络的核心技术主要包括数据通信、网络协议、网络安全和云计算等。数据通信技术负责实现数据的传输、交换和处理，是计算机网络的基础。网络协议则是计算机网络中不同设备之间进行通信的规则和约定，如TCP/IP协议族。网络安全技术旨在保护网络资源免受非法访问、篡改和破坏，包括防火墙、入侵检测系统和加密技术等。云计算技术则通过虚拟化、分布式计算等技术，将计算资源、存储资源和网络资源整合在一起，为用户提供按需、弹性、可扩展的服务。

以网络安全为例，根据《2023年中国网络安全产业研究报告》，我国网络安全市场规模预计