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《計算機組成原理》

【考查目標】

1.理解單處理器計算機系統中各組成部件的基本概念、基本結構、工作原理以及相互連接方式，理解計算機系統層次化結構概念，建立計算機系統的整機概念。

2.能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關計算機硬件系統中的理論和實際問題進行計算、分析，并能對一些基本部件進行簡單設計。

【考查內容】

一、計算機系統概述

（一）計算機發展歷程

（二）計算機系統層次結構

1.計算機硬件的基本組成

2.計算機軟件的基本組成

3.計算機的工作過程

（三）計算機性能指標

吞吐量、響應時間；CPU時鐘周期、主頻、CPI、CPU執行時間；MIPS、MFLOPS。

二、數據的表示和運算

（一）數制與編碼

1.進位計數制及其相互轉換

2.真值和機器數

3.BCD碼

4.字符與字符串

5.校驗碼

（二）定點數的表示和運算

1.定點數的表示

無符號數的表示；有符號數的表示。

2.定點數的運算及其硬件實現

定點數的位移運算；補碼定點數的加/減運算及其硬件實現、補碼定點數的乘/除運算及其硬件實現；溢出概念和判別方法。

（三）浮點數的表示和運算

1.浮點數的表示

浮點數的表示范圍；IEEE754標準

2.浮點數的加/減運算

三、存儲器

（一）存儲器的分類

（二）存儲器的層次化結構

（三）半導體隨機存取存儲器

1.SRAM的工作原理

2.DRAM的工作原理

（四）只讀存儲器

（五）主存儲器與CPU的連接

（六）雙口RAM和多模塊存儲器

（七）高速緩沖存儲器（Cache）

1.Cache基本工作原理

映射方式；查找算法；替換算法；寫策略。

2.Cache性能分析

（八）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）

四、指令系統

（一）指令格式

1.指令的基本格式

2.定長操作碼指令格式

3.擴展操作碼指令格式

（二）指令類型

1．數據傳送類指令

2．數據運算類指令

3．程序控制類指令

4．輸入/輸出類指令

5．數據轉換類指令

（三）指令的尋址方式

1.有效地址的概念

2.數據尋址和指令尋址

3.常見尋址方式

（四）CISC和RISC的基本概念

五、中央處理器（CPU）

（一）CPU的功能和基本結構

（二）指令執行過程

（三）數據通路的功能和基本結構

（四）控制器的設計

1.硬布線控制器的設計

指令集結構；狀態圖；數據通路；控制信號。

2.微程序控制器的設計

微程序、微指令和微命令；微指令的編碼方式；微地址的形式方式。

（五）指令流水線

1.指令流水線的基本概念

2.流水線的性能及流水線冒險(競爭)處理技術

六、總線

（一）總線概述

1.總線的基本概念

2.總線的分類

3.總線的組成及性能指標

（二）總線仲裁

1.集中仲裁方式

2.分布仲裁方式

（三）總線操作和定時

1.同步定時方式

2.異步定時方式

（四）總線標準

七、輸入輸出（I/O）系統

（一）I/O系統基本概念

（二）外部設備

1.輸入設備：鍵盤、鼠標

2.輸出設備：顯示器、打印機

3.外存儲器：硬盤存儲器、磁盤陣列、光盤存儲器

（三）I/O接口（I/O控制器）

1.I/O接口的功能和基本結構

2.I/O端口及其編址

（四）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；中斷響應過程；中斷處理過程；多重中斷和中斷屏蔽的概念。

3.DMA方式

DMA控制器的組成；DMA傳送過程。

4.通道方式

【參考教材】

[1]William Stallings著.彭蔓蔓,吳強,任小西等譯.計算機組成與體系結構：性能設計.北京:機械工業出版社,2011.5

[2]John D.Carpinelli著.李仁發,彭蔓蔓譯.計算機組成與體系結構(中文版).北京：人民郵電出版社,2003