研究计算机硬件系统的基本组成结构和工作原理的学科。本课程覆盖数据表示与运算、存储系统、指令系统、CPU 数据通路与流水线、总线与输入输出系统，配有交互式动画演示。
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发展历程、层次结构、性能指标（主频/CPI/MIPS，含计算动画）。
原码/反码/补码/移码转换、定点浮点运算、ALU 加减法溢出判断动画。
主存编址、Cache 三种映射方式交互式动画、替换算法与虚拟存储器。
指令格式、寻址方式取数过程动画、CISC 与 RISC 对比。
数据通路、指令周期动画、流水线技术动画（含冲突停顿与冒险处理）。
总线分类与仲裁方式、总线事务的传送过程。
I/O 控制方式（程序查询/中断/DMA），中断处理过程动画。