2014考研計(jì)算機(jī)大綱詳解:計(jì)算機(jī)組成原理

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    一、 計(jì)算機(jī)組成原理考查目標(biāo)
    2014年的統(tǒng)考大綱對組成原理的考查目標(biāo)定位為理解單處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件的內(nèi)部工作原理、組成結(jié)構(gòu)以及相互連接方式,具有完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念;理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次化結(jié)構(gòu)概念,熟悉硬件與軟件之間的界面,掌握指令集體系結(jié)構(gòu)的基本知識和基本實(shí)現(xiàn)方法;能夠綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)組成的基本原理和基本方法,對有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的理論和實(shí)際問題進(jìn)行計(jì)算、分析,并能對一些基本部件進(jìn)行簡單設(shè)計(jì)。與2013年大綱相比,2014年的大綱變化不大,但加強(qiáng)對高級程序語言(c語言)的問題分析。同學(xué)們復(fù)習(xí)時(shí)要留意新增內(nèi)容,在已有基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行復(fù)習(xí)。這門課對于很多計(jì)算機(jī)的考生都是難點(diǎn),對于跨專業(yè)考生來說更是如此,建議大家在理解課本的基礎(chǔ)上,多做習(xí)題,對一些典型的題目要做到爛熟于心。至于參考書,推薦使用高教版哈工大唐朔飛老師的書,這本書有配套的習(xí)題,講得也比較細(xì),是比較適合作為備考用書的。
     二、計(jì)算機(jī)組成原理考點(diǎn)解析
    計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述一章幾乎沒有出綜合應(yīng)用題的可能,大部分知識點(diǎn)只要了解就可以了。
    

    計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程
    

了解
    


    計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)
    
  1. 計(jì)算機(jī)硬件的基本組成
  2. 計(jì)算機(jī)軟件的分類
  3. 計(jì)算機(jī)的工作過程
  4. (2014年 增加計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成、計(jì)算機(jī)軟件和硬件的關(guān))

了解
    


    計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)
    吞吐量等 (2014年增加了 MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS)
    要注意,這些概念在后續(xù)章節(jié)中會經(jīng)常出現(xiàn),需要熟練掌握
    

理解
    


    數(shù)據(jù)的表示與運(yùn)算一章可考的點(diǎn)多,但單獨(dú)出現(xiàn)在綜合應(yīng)用題中的可能性不大。數(shù)在機(jī)器中的不同表示方法及其相互轉(zhuǎn)換時(shí)選擇題的一個(gè)??键c(diǎn)。
    

    數(shù)制與編碼
    
  1. 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換
  2. 真值和機(jī)器數(shù)
  3. BCD編碼
  4. 字符與字符串
  5. 校驗(yàn)碼

掌握
    


    定點(diǎn)數(shù)的表示與運(yùn)算
    
  1. 定點(diǎn)數(shù)的表示

    無符號數(shù)的表示和有符號(由有符號數(shù)調(diào)整為有符號整數(shù))整數(shù)的表示
    
  1. 定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算

    定點(diǎn)數(shù)的移位運(yùn)算(注意算術(shù)移位右移時(shí)高位的確定);原碼定點(diǎn)數(shù)加減運(yùn)算;補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算;定點(diǎn)數(shù)乘除運(yùn)算;溢出概念和判別方法(識記)
    

熟練掌握
    


    浮點(diǎn)數(shù)的表示與運(yùn)算
    
  1. 浮點(diǎn)數(shù)的表示

    IEEE754標(biāo)準(zhǔn)
    
  1. 浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算

    要能夠描述出浮點(diǎn)數(shù)加減運(yùn)算的步驟,注意浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化
    

掌握
    


    算術(shù)邏輯單元ALU
    
  1. 串行加法器和并行加法器
  2. 算術(shù)邏輯單元ALU的功能與結(jié)構(gòu)

    要理解串行加法器和并行加法器原理和區(qū)別,要掌握ALU的功能與結(jié)構(gòu),這是后續(xù)相關(guān)章節(jié)的基礎(chǔ)。
    

理解
    


    存儲器層次結(jié)構(gòu)是組成原理這門課的重點(diǎn),大家在復(fù)習(xí)這一章的時(shí)候要注意Cache-主存-外存的層次結(jié)構(gòu),對比Cache-主存和虛擬存儲器的相關(guān)思想、原理和方法。
    本章是綜合應(yīng)用題??键c(diǎn),典型的考題包括Cache的三種不同映像方式的相關(guān)計(jì)算,主存芯片的字?jǐn)U展和位擴(kuò)展方案設(shè)計(jì)以及虛存相關(guān)地址轉(zhuǎn)換的內(nèi)容。
    

    存儲器的分類
    包括各種不同的分類方式,不同存儲器的對比
    

識記
    


    存儲器的層次化結(jié)構(gòu)
    理解Cache-主存-外存的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理和目的
    

理解
    


    半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲器
    
  1. SRAM存儲器的工作原理
  2. DRAM存儲器的工作原理

    注意DRAM刷新相關(guān)問題,以及SRAM和DRAM的對比
    

掌握
    

  1. 只讀存儲器
  2. Flash存儲器

    知道有PROM、EPROM、EEPROM等不同種類的ROM
    

了解
    


    主存與CPU的連接
    這是解決主存擴(kuò)展問題的基礎(chǔ)
    

熟練掌握
    


    雙口RAM和多模塊存儲器
    

掌握
    


    高速緩沖存儲器(Cache)
    
  1. Cache的基本工作原理

    要熟練掌握
    
  1. Cache和主存之間的映射方式

    不同映射方式的對比,以及相關(guān)的計(jì)算,綜合應(yīng)用題點(diǎn)
    
  1. Cache中主存塊的替換算法

    理解不同的替換算法的思想
    
  1. Cache寫策略

    了解寫直達(dá)和回寫的原理和目的
    

熟練掌握
    


    虛擬存儲器
    
  1. 虛擬存儲器的基本概念
  2. 頁式虛擬存儲器
  3. 段式虛擬存儲器
  4. 段頁式虛擬存儲器
  5. TLB(快表)

    注意虛擬地址和物理地址的轉(zhuǎn)換問題,如何查段表和頁表;TLB的原理和作用;平均訪問時(shí)間的計(jì)算等。
    

熟練
    


    指令系統(tǒng)歷來都是考試的常考點(diǎn),這一章相對簡單,要拿高分就要確保這章相關(guān)考點(diǎn)的分?jǐn)?shù)。
    

    指令格式
    
  1. 指令的基本格式
  2. 定長操作碼指令格式
  3. 擴(kuò)展操作碼指令格式

    定長操作碼和擴(kuò)展操作碼優(yōu)缺點(diǎn)的對比,采用擴(kuò)展操作碼方式指令數(shù)目的計(jì)算以及設(shè)計(jì)
    

熟練掌握
    


    指令的尋址方式
    
  1. 有效地址的概念
  2. 數(shù)據(jù)尋址和指令尋址
  3. 常見尋址方式

    要注意不同尋址方式的對比,掌握每種方式的尋址過程
    

 
    

識記
    了解
    掌握
    


    CISC和RISC的基本概念
    知道兩者的區(qū)別
    

了解
    


    中央處理器這一章是重點(diǎn)和難點(diǎn),組成原理考試幾乎必考的章節(jié)。
    

    CPU的功能和基本結(jié)構(gòu)
    

掌握
    


    指令的執(zhí)行過程
    這里可以出現(xiàn)綜合應(yīng)用題,結(jié)合微指令的考點(diǎn)考查一條指令執(zhí)行的各個(gè)步驟。
    

熟練掌握
    


    數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)
    

掌握
    


    控制器的功能和工作原理
    
  1. 硬布線控制器
  2. 微程序控制器

    微程序、微指令和微命令;微指令格式;微命令的編碼方式;微地址的形成方式
    這又是一個(gè)綜合應(yīng)用題點(diǎn),可以考查的微程序控制器相關(guān)的原理;還可以在選擇題中出現(xiàn)兩種不同控制器的對比。
    

熟練掌握
    


    指令流水線
    
  1. 指令流水線的基本概念
  2. 指令流水線的基本實(shí)現(xiàn)
  3. 超標(biāo)量流水和動態(tài)流水線的基本概念

    這主要是選擇題的考點(diǎn)。
    

識記
    


    多核處理器的基本概念
    

識記
    


    總線一章不是考試的重點(diǎn),需要識記的內(nèi)容較多,相對的重點(diǎn)在于總線仲裁和定時(shí)。
    

    總線概述
    
  1. 總線的基本概念
  2. 總線的分類
  3. 總線的組成和性能指標(biāo)

    注意單總線、雙總線和多總線指的是有幾套數(shù)據(jù)總線、控制總線以及地址總線。
    

了解
    識記
    


    總線仲裁
    
  1. 集中仲裁方式
  2. 分布仲裁方式

    要能說出各種不同的仲裁方式以及它們各自的原理。
    

掌握
    


    總線操作和定時(shí)
    
  1. 同步定時(shí)方式
  2. 異步定時(shí)方式

    知道不同的定時(shí)方式的原理。
    

掌握
    


    總線標(biāo)準(zhǔn)
    知道有正式標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),知道有幾種不同的標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了總線的機(jī)械結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)和電氣規(guī)范。
    

了解
    


    輸入輸出系統(tǒng)也不屬于考試的熱點(diǎn)。主要是記憶一些概念,知道不同的設(shè)備以及一些相關(guān)的參數(shù),需要熟練掌握的是硬盤讀寫過程和一些參數(shù)的計(jì)算,中斷相關(guān)的概念和原理,以及DMA方式的原理,相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)和工作過程。
    

    I/O系統(tǒng)基本概念
    

了解
    


    外部設(shè)備
    
  1. 輸入設(shè)備:鼠標(biāo)、鍵盤
  2. 輸出設(shè)備:顯示器、打印機(jī)
  3. 外存儲器:硬盤存儲器、磁盤陣列、光盤存儲器

    要識記各種外部設(shè)備,理解這些設(shè)備的基本工作原理和常見的性能指標(biāo),比如顯示器的分辨率,磁盤的讀寫時(shí)間等等。
    

識記
    


    I/O接口(I/O控制器)
    
  1. I/O接口的功能和基本結(jié)構(gòu)
  2. I/O端口及其編址
  3. ( I/O接口)減少 I/O地址空間及其編碼

識記
    


    I/O方式
    
  1. 程序查詢方式
  2. 程序中斷方式

    中斷的基本概念;中斷響應(yīng)過程;中斷處理過程;多重中斷和中斷屏蔽的概念。
    
  1. DMA方式

    DMA控制器的組成;DMA傳送過程
    (DMA方式)減少通道方式
    

熟練掌握