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【澳门威斯尼斯人娱乐网】计算机组成原理复习

发布时间:2019-09-12 12:15编辑:澳门威斯尼斯人娱乐网浏览(109)

      计算机统考大纲的第二部分计算机组成原理及相关知识点:计算机组成原理部分也占了45分,是分值最高的两部分之一,可见计算机专业研究生选拔对计算机组成原理课程的要求之重。这一部分内容基本都是死的,“死马”就得当死马医,如何个医法,请听听来自跨考教育(微博)计算机教研室的建议。

    计算机组成原理复习提纲

      (一)考查目标  

    一、计算机系统概述

    数字电路的三种状态

      2012年的统考大纲对计算机组成原理的考查目标:1、理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念;2、理解计算机系统层次化结构概念,熟悉硬件与软件之间的界面,掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法;3、能够综合运用计算机组成的基本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,并能对一些基本部件进行简单设计。 

    (一)计算机发展历程

      (二)重要知识点解析

    (二)计算机系统层次结构

    • 计算机硬件的基本组成
    • 计算机软件的分类
    • 计算机的工作过程

      在计算机组成原理方面,主要考查计算机系统基础知识、数据的表示和运算、存储器层次结构、指令系统、中央处理器、总线、输入输出系统。

    (三)计算机性能指标

    • 吞吐量
    • 响应时间
    • CPU时钟周期
    • 主频
    • CPI
    • CPU执行时间(指令周期)
    • CPU的速度(MIPS、MFLOPS)

      1、计算机系统概述

    二、数据的表示和运算

      学习计算机组成原理之前,我们先要了解计算机的发展历程,搞清楚计算机的系统层次结构,包括计算机硬件的基本组成(五大部件的构成)、计算机软件的分类,以及计算机的基本工作过程。

    (一)数制与编码

    • 进位计数制及其相互转换
    • 真值和机器数
    • BCD码
    • 字符与字符串
    • 三种数据校验码及其特点

      从体系结构上来看,有多种不同类型的计算机,那么这些不同的计算机谁好谁坏?如何评价?所以,还需要我们了解计算机性能评价指标和相关参数,包括吞吐量、响应时间;CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;MIPS、MFLOPS等。

    (二)定点数的表示和运算

    • 定点数的表示
      • 无符号数和有符号数的表示
      • 定点数的表示范围(N位整数、M位小数(原码、补码))
    • 定点数的运算
      • 定点数的位移运算
      • 原码定点数的加/减运算
      • 补码定点数的加/减运算
      • 定点数的乘/除运算
      • 溢出概念和判别方法

      2、数据的表示和运算

    (三)浮点数的表示范围

    • 阶码、尾数;最大正数、最小负数;规格化(补码、原码)

      我们日常所使用的是十进制数据,但在计算机中,除了十进制数据外,还有二进制、八进制、十六进制表示方法,我们要掌握这些进位计数制及其相互转换的方法,要搞清楚真值(实际的数值)和机器数(计算机中表示的数值)之间的关系,特别是负数的各种表示。另外,还要理解BCD码、字符与字符串的编码方法,以及数据的校验码(奇偶校验、CRC冗余校验等)。

    三、存储器层次机构

      不管是哪种进制和校验方法,计算机中数据的表示有原码、反码、补码等方法,我们要搞清楚它们之间的关联与区别。

    (一)存储器的分类

      在计算机中对数据进行计算,分为定点表示和浮点表示。

    (二)! 存储系统的概念和分类、结构层次和特点

      在定点数的表示和运算方面,我们要掌握定点数的表示(无符号数的表示,有符号数的表示)和定点数的运算,包括定点数的位移运算、原码定点数的加/减运算、补码定点数的加/减运算、定点数的乘/除运算、溢出概念和判别方法。在浮点数的表示和运算方面,我们要掌握浮点数的IEEE754标准和浮点数的加/减运算,特别的,浮点数的范围在2012年大纲中已经删除。

    (三)半导体随机存取存储器

    • SRAM的工作原理、特点
    • DRAM的工作原理
    • 存储器模块的交叉编码、存储器带宽的计算

      本知识点的最后一个考点就是算术逻辑单元ALU,我们要掌握串行加法器和并行加法器、算术逻辑单元ALU的功能和结构。

    (四)主存储器与CPU的连接

    • 存储器系统设计

      3、存储器层次结构

    (五)高速缓冲存储器(Cache)

    • 程序访问的局部
    • Cache的基本工作原理
    • 命中率、平均存取时间、加速比、Cache的效率
    • Cache和主存之间的映射方式
    • Cache中主存块的替换算法
    • 澳门威斯尼斯人娱乐网,Cache写策略

      从整个计算机的存储体系来看,可以看成是一个“Cache—内存—外存”三级结构,在这个层次化结构中,我们要掌握存储器的分类以及各类存储器的基本工作原理,包括半导体随机存取存储器(SRAM、DRAM)、只读存储器(ROM),掌握主存储器(内存)与CPU的连接和数据交换、双口RAM和多模块存储器,还有就是Flash存储器,这是2012年新增的考点。

    (六)虚拟存储器

    • 虚拟存储器的基本概念、工作原理
    • 页式虚拟存储器
    • 段式虚拟存储器
    • 段页式虚拟存储器
    • TLB(快表)
    • FIFO、LRU的替换算法

      在存储器这个知识点中,2个很重要的考点是高速缓冲存储器(Cache)和虚拟存储器。

    四、指令系统

      在CPU和内存之间增加一层Cache,其目的是为了解决CPU和内存的速度匹配问题。在这一点,我们要掌握Cache的基本工作原理(命中率)、Cache和主存之间的映射方式、Cache中主存块的替换算法,以及Cache写策略。

    (一)指令格式

    • 指令的基本格式
    • 定长操作码指令格式
    • 扩展操作码指令格式

      虚拟存储器的重点在于“虚拟”二字,我们要掌握虚拟存储器的基本概念及种类,包括页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器、TLB(快表)等,理解这些虚拟存储器的基本原理、碎片的处理,各种方法的优点和缺点。

    (二)指令的寻址方式

    • 有效地址的概念
    • 数据寻址和指令寻址
    • 常见的七种寻址方式

      4、指令系统

    (三)CISC和RISC的基本概念

      在指令系统知识点中,我们要掌握指令的格式(包括指令的基本格式、定长操作码指令格式、扩展操作码指令格式)和各种寻址方式,还要能够区分数据寻址和指令寻址的区别。

    五、中央处理器(CPU)

      本知识点的另外一个重要考点就是CISC(复杂指令系统计算机)和RISC(精简指令系统计算机),我们要掌握它们的基本概念、特征,以及它们之间的主要区别。

    (一)CPU的功能和基本结构

    • 指令周期、机器周期、时钟周期的概念和三者的关系

      5、中央处理器

    (二)指令执行过程

      中央处理器,也就是我们常说的CPU。在这个知识点,我们要掌握CPU的功能和基本结构,以及工作原理,具体包括指令执行过程、数据通路的功能和基本结构、控制器的功能和工作原理(硬布线控制器、微程序控制器)。特别是在微程序控制器考点中,要掌握微程序、微指令和微命令,微指令的编码方式,以及微地址的形式方式。

    (三)数据通路的功能和基本结构

      在这个知识点中,一个最重要的考点是流水线(主要是指令流水线)。我们要搞清楚流水线的基本概念(包括超标量和动态流水线),为什么需要流水线,流水线有哪些优势,哪些因素会影响流水线等,此外,今年尤其需要注意的,2012年大纲增加了指令流水线的基本实现,也即我们还需要知道怎么去实现一个指令流水线。在这一点,有可能出现计算题,例如,求流水线的周期、求指令的执行时间。

    (四)! 控制器的分类、功能和工作原理

    • 硬布线控制器的特点
    • 微程序控制器的特点和工作原理
      • 微程序、微指令和微命令
      • 微指令的格式、分类、编码方式
    • 可编程逻辑控制器的特点

      6、总线

    (五)操作流水线、指令流水线(CPU内部)

    • 引起流水线阻塞的因素
      • 三种相关(数据、资源、控制)
      • 三种数据相关(WAW、WAR、RAW)

      总线就是一组进行互连和传输信息(指令、数据和地址)的信号线,我们要掌握总线的基本概念,总线的分类,以及总线的组成和性能指标(例如,各类总线的宽度会影响哪些部件的性能等)。

    六、总线

      其次,就是要掌握总线仲裁方法(包括集中仲裁方式和分布仲裁方式)和总线操作和定时(包括同步定时方式和异步定时方式)。

    (一)总线概述

    • 总线的基本概念
    • 总线的分类、总线结构的分类,总线带宽
    • 总线的组成及性能指标

      最后,就是要对总线的标准(正式标准和工业标准)有所了解,总线标准主要规定总线的机械结构规范、功能结构规范和电气规范。

    (二)总线仲裁

    • 集中仲裁方式的分类:菊花链、优先级编码、计数器
    • 分布仲裁方式

      7、输入输出系统

    (三)总线操作和定时

    • 同步定时方式
    • 异步定时方式

      在输入输出(I/O)系统知识点,我们首先要掌握I/O系统的基本概念,理解各种外部设备,其中包括输入设备(键盘、鼠标、扫描仪等)、输出设备(显示器、打印机等)、外存储器(硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器等)。要理解这些设备的基本工作原理和常见的性能指标。例如显示器的分辨率、磁盘的读写时间等,特别是磁盘的有关读写过程(寻道时间、等待时间等),是一定要掌握的。

    (四)总线标准

      其次,我们要掌握I/O接口(I/O控制器)的功能和基本结构、I/O端口及其编址方式以及今年新增的I/O地址空间及其编码,这个新增考点是比较难的。

    七、输入输出(I/O)系统

      在I/O方式中,主要掌握程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式的基本概念、工作原理和过程,以及这些方式之间的区别、各自的优点和缺点、应用场合。在这些方式中,以程序中断方式为考查重点,我们要掌握中断的基本概念、中断响应过程、中断处理过程、多重中断和中断屏蔽的概念。

    (一)I/O系统基本概念

      (三)复习方法

    (二)外部设备

    • 输入设备:键盘、鼠标
    • 输出设备、显示器(VRAM)的容量与速度的计算、打印机
    • 外存储器:硬盘存储器的容量与速度计算、磁盘阵列、光盘存储器、多种磁记录方式与自同步能力

      1、教材的选择

    (三)I/O接口(I/O控制器)

    • I/O接口的功能和基本结构(状态、数据、控制)
    • I/O接口及其编址
    • 统一、地址区分
    • 独立,指令或信号区分内存还是I/O接口

      从考试大纲来看,所要求的知识在一般的大学计算机组成原理教材中都已经包含,所以,选择哪本书并不是最重要的事情。不过,根据跨考教育的推荐,对于计算机组成原理的复习,可以选择高等教育出版社的《计算机组成原理(第2版)(唐朔飞主编),该书写得比较好,曾经获得优秀教材称号,同时也是国家高等教育“十一五”教材。在学习的过程中,同样,配以《计算机组成原理:学习指导与习题解答》(唐朔飞,高等教育出版社)。

    (四)I/O方式

    • 程序直接控制
    • 无条件
    • 查询方式
    • 程序中断方式
    • 中断矢量、矢量中断的基本概念
    • 中断响应过程(保存断点;关中断、保护现场,获取中断矢量)
    • 中断处理过程
    • 多重中断和中断屏蔽的概念、中断响应条件(当前指令执行完、高优先级的中断请求、CPU开中断、设备开中断)
    • DMA方式
    • DMA控制器的组成
    • DMA传送过程
    • 通道方式
    • 分类
    • 应用场合
    • 外围处理器方式

      2、学习方法

      计算机组成原理的基本要求是使考生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法,学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理,学习计算机设计中的入门性知识,掌握维护、使用计算机的技能。

      总的来讲,计算机组成原理课程中属于记忆型的知识比较多,需要我们花时间去对相关概念、原理进行识记。另外,就是有关参数和性能指标的计算和评价,这一块是需要理解的,不能靠死记硬背。在学习计算机组成原理课程中,要注意以下几方面的问题:

      (1)要正确理解考试大纲中规定的各种基本概念,掌握各概念中的要点。

      (2)要能将有关的概念和原理联系起来,不要孤立地学习各个部分的内容,比如数据表示、运算和运算器部件等,都要关联起来。

      (3)要把握重点、难点问题,分清主次。所以,学习时要紧紧抓住考试大纲。

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