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《計(jì)算機(jī)組成原理》

【考查目標(biāo)】

1.理解單處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各組成部件的基本概念、基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及相互連接方式，理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次化結(jié)構(gòu)概念，建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念。

2.能夠運(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)。

【考查內(nèi)容】

一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

（一）計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程

（二）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)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)軟件的基本組成

3.計(jì)算機(jī)的工作過程

（三）計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)

吞吐量、響應(yīng)時(shí)間；CPU時(shí)鐘周期、主頻、CPI、CPU執(zhí)行時(shí)間；MIPS、MFLOPS。

二、數(shù)據(jù)的表示和運(yùn)算

（一）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碼

4.字符與字符串

5.校驗(yàn)碼

（二）定點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算

1.定點(diǎn)數(shù)的表示

無符號數(shù)的表示；有符號數(shù)的表示。

2.定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算及其硬件實(shí)現(xiàn)

定點(diǎn)數(shù)的位移運(yùn)算；補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)的加/減運(yùn)算及其硬件實(shí)現(xiàn)、補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)的乘/除運(yùn)算及其硬件實(shí)現(xiàn)；溢出概念和判別方法。

（三）浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算

1.浮點(diǎn)數(shù)的表示

浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍；IEEE754標(biāo)準(zhǔn)

2.浮點(diǎn)數(shù)的加/減運(yùn)算

三、存儲器

（一）存儲器的分類

（二）存儲器的層次化結(jié)構(gòu)

（三）半導(dǎo)體隨機(jī)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(tǒng)

（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(kuò)展操作碼指令格式

（二）指令類型

1．?dāng)?shù)據(jù)傳送類指令

2．?dāng)?shù)據(jù)運(yùn)算類指令

3．程序控制類指令

4．輸入/輸出類指令

5．?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類指令

（三）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

（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(jié)構(gòu)

（二）指令執(zhí)行過程

（三）數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)

（四）控制器的設(shè)計(jì)

1.硬布線控制器的設(shè)計(jì)

指令集結(jié)構(gòu)；狀態(tài)圖；數(shù)據(jù)通路；控制信號。

2.微程序控制器的設(shè)計(jì)

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(xiǎn)(競爭)處理技術(shù)

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(biāo)

（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(shí)

1.同步定時(shí)方式

2.異步定時(shí)方式

（四）總線標(biāo)準(zhǔn)

七、輸入輸出（I/O）系統(tǒng)

（一）I/O系統(tǒng)基本概念

（二）外部設(shè)備

1.輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)

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

（三）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

（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(yīng)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(qiáng),任小西等譯.計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)：性能設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.5

[2]John D.Carpinelli著.李仁發(fā),彭蔓蔓譯.計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)(中文版).北京：人民郵電出版社,2003