2012計算機組成原理考研大綱.doc

2012年計算機統(tǒng)考大綱已經公布，我們第一時間來解析一下計算機統(tǒng)考大綱的第二部分計算機組成原理及相關知識點：計算機組成原理部分也占了45分，是分值最高的兩部分之一，可見計算機專業(yè)研究生選拔對計算機組成原理課程的要求之重。 一、大綱變化2012年計算機統(tǒng)考的計算機組成原理部分變化處數較多，主要出現(xiàn)在浮點數、存儲器、指令流水線以及I/O接口，具體如下：2011年大綱2012年大綱變動二、數據的表示和運算二、數據的表示和運算無變化(三)浮點數的表示和運算(三)浮點數的表示和運算無變化1.浮點數的表示2.浮點數的表示無變化浮點數的表示范圍，IEEE754標準IEEE755標準刪除浮點數的表示范圍三、存儲器層次結構三、存儲器層次結構無變化(三)半導體隨機存取存儲器(三)半導體隨機存取存儲器無變化1、SRAM存儲器的工作原理1、SRAM存儲器的工作原理無變化2、DRAM存儲器的工作原理2、DRAM存儲器的工作原理無變化（四）只讀存儲器3.只讀存儲器變成第3小點4.Flash存儲器新增加(五)主存儲器與CPU的連接(四)主存儲器與CPU的連接無變化(六)雙口RAM和多模塊存儲器(五)雙口RAM和多模塊存儲器無變化(七)高速緩沖存儲器（Cache）(六)高速緩沖存儲器（Cache）無變化1.程序訪問的局部性原理刪除2.Cache的基本工作原理1.Cache的基本工作原理無變化3.Cache和主存之間的映射關系2.Cache和主存之間的映射關系無變化4.Cache中主存塊的替換算法3.Cache中主存塊的替換算法無變化5.Cache寫算法4.Cache寫算法無變化五、中央處理器（CPU）五、中央處理器（CPU）無變化（五）指令流水線（五）指令流水線無變化1.指令流水線的基本概念1.指令流水線的基本概念無變化2.指令流水線的基本實現(xiàn)新增加2.超標量和動態(tài)流水線的基本概念3.超標量和動態(tài)流水線的基本概念無變化七、輸入輸出(I/O)系統(tǒng)七、輸入輸出(I/O)系統(tǒng)無變化(三)I/O接口(I/O控制器)(三)I/O接口(I/O控制器)無變化1.I/O接口的功能和基本結構1.I/O接口的功能和基本結構無變化2.I/O端口及其編址2.I/O端口及其編址無變化3.I/O地址空間及其編碼新增加總的來看，2012年計算機組成原理部分的大綱有刪除也有增加，刪除了浮點數的表示范圍和程序訪問的局部性原理，新增加了Flash存儲器、指令流水線的基本實現(xiàn)和I/O地址空間及編碼，刪除的都是較偏的簡單的內容，增加的特別是I/O地址空間及編碼是較難的。總體難度有所加大。 一、重難點解析和復習建議（一）考查目標 2012年的統(tǒng)考大綱對計算機組成原理的考查目標：1、理解單處理器計算機系統(tǒng)中各部件的內部工作原理、組成結構以及相互連接方式，具有完整的計算機系統(tǒng)的整機概念；2、理解計算機系統(tǒng)層次化結構概念，熟悉硬件與軟件之間的界面，掌握指令集體系結構的基本知識和基本實現(xiàn)方法；3、能夠綜合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(tǒng)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。 （二）重要知識點解析 在計算機組成原理方面，主要考查計算機系統(tǒng)基礎知識、數據的表示和運算、存儲器層次結構、指令系統(tǒng)、中央處理器、總線、輸入輸出系統(tǒng)。 1、計算機系統(tǒng)概述 學習計算機組成原理之前，我們先要了解計算機的發(fā)展歷程，搞清楚計算機的系統(tǒng)層次結構，包括計算機硬件的基本組成(五大部件的構成)、計算機軟件的分類，以及計算機的基本工作過程。 從體系結構上來看，有多種不同類型的計算機，那么這些不同的計算機誰好誰壞？如何評價？所以，還需要我們了解計算機性能評價指標和相關參數，包括吞吐量、響應時間；CPU時鐘周期、主頻、CPI、CPU執(zhí)行時間；MIPS、MFLOPS等。 2、數據的表示和運算 我們日常所使用的是十進制數據，但在計算機中，除了十進制數據外，還有二進制、八進制、十六進制表示方法，我們要掌握這些進位計數制及其相互轉換的方法，要搞清楚真值(實際的數值)和機器數(計算機中表示的數值)之間的關系，特別是負數的各種表示。另外，還要理解BCD碼、字符與字符串的編碼方法，以及數據的校驗碼(奇偶校驗、CRC冗余校驗等)。 不管是哪種進制和校驗方法，計算機中數據的表示有原碼、反碼、補碼等方法，我們要搞清楚它們之間的關聯(lián)與區(qū)別。 在計算機中對數據進行計算，分為定點表示和浮點表示。 在定點數的表示和運算方面，我們要掌握定點數的表示(無符號數的表示，有符號數的表示)和定點數的運算，包括定點數的位移運算、原碼定點數的加/減運算、補碼定點數的加/減運算、定點數的乘/除運算、溢出概念和判別方法。在浮點數的表示和運算方面，我們要掌握浮點數的IEEE754標準和浮點數的加/減運算，特別的，浮點數的范圍在2012年大綱中已經刪除。 本知識點的最后一個考點就是算術邏輯單元ALU，我們要掌握串行加法器和并行加法器、算術邏輯單元ALU的功能和結構。 3、存儲器層次結構 從整個計算機的存儲體系來看，可以看成是一個“Cache內存外存”三級結構，在這個層次化結構中，我們要掌握存儲器的分類以及各類存儲器的基本工作原理，包括半導體隨機存取存儲器(SRAM、DRAM)、只讀存儲器(ROM)，掌握主存儲器(內存)與CPU的連接和數據交換、雙口RAM和多模塊存儲器，還有就是Flash存儲器，這是2012年新增的考點。 在存儲器這個知識點中，2個很重要的考點是高速緩沖存儲器(Cache)和虛擬存儲器。 在CPU和內存之間增加一層Cache，其目的是為了解決CPU和內存的速度匹配問題。在這一點，我們要掌握Cache的基本工作原理(命中率)、Cache和主存之間的映射方式、Cache中主存塊的替換算法，以及Cache寫策略。 虛擬存儲器的重點在于“虛擬”二字，我們要掌握虛擬存儲器的基本概念及種類，包括頁式虛擬存儲器、段式虛擬存儲器、段頁式虛擬存儲器、TLB(快表)等，理解這些虛擬存儲器的基本原理、碎片的處理，各種方法的優(yōu)點和缺點。 4、指令系統(tǒng) 在指令系統(tǒng)知識點中，我們要掌握指令的格式(包括指令的基本格式、定長操作碼指令格式、擴展操作碼指令格式)和各種尋址方式，還要能夠區(qū)分數據尋址和指令尋址的區(qū)別。 本知識點的另外一個重要考點就是CISC(復雜指令系統(tǒng)計算機)和RISC(精簡指令系統(tǒng)計算機)，我們要掌握它們的基本概念、特征，以及它們之間的主要區(qū)別。 5、中央處理器 中央處理器，也就是我們常說的CPU。在這個知識點，我們要掌握CPU的功能和基本結構，以及工作原理，具體包括指令執(zhí)行過程、數據通路的功能和基本結構、控制器的功能和工作原理(硬布線控制器、微程序控制器)。特別是在微程序控制器考點中，要掌握微程序、微指令和微命令，微指令的編碼方式，以及微地址的形式方式。 在這個知識點中，一個最重要的考點是流水線(主要是指令流水線)。我們要搞清楚流水線的基本概念(包括超標量和動態(tài)流水線)，為什么需要流水線，流水線有哪些優(yōu)勢，哪些因素會影響流水線等，此外，今年尤其需要注意的，2012年大綱增加了指令流水線的基本實現(xiàn)，也即我們還需要知道怎么去實現(xiàn)一個指令流水線。在這一點，有可能出現(xiàn)計算題，例如，求流水線的周期、求指令的執(zhí)行時間。 6、總線 總線就是一組進行互連和傳輸信息(指令、數據和地址)的信號線，我們要掌握總線的基本概念，總線的分類，以及總線的組成和性能指標(例如，各類總線的寬度會影響哪些部件的性能等)。 其次，就是要掌握總線仲裁方法(包括集中仲裁方式和分布仲裁方式)和總線操作和定時(包括同步定時方式和異步定時方式)。 最后，就是要對總線的標準(正式標準和工業(yè)標準)有所了解，總線標準主要規(guī)定總線的機械結構規(guī)范、功能結構規(guī)范和電氣規(guī)范。 7、輸入輸出系統(tǒng) 在輸入輸出(I/O)系統(tǒng)知識點，我們首先要掌握I/O系統(tǒng)的基本概念，理解各種外部設備，其中包括輸入設備(鍵盤、鼠標、掃描儀等)、輸出設備(顯示器、打印機等)、外存儲器(硬盤存儲器、磁盤陣列、光盤存儲器等)。要理解這些設備的基本工作原理和常見的性能指標。例如顯示器的分辨率、磁盤的讀寫時間等，特別是磁盤的有關讀寫過程(尋道時間、等待時間等)，是一定要掌握的。 其次，我們要掌握I/O接口(I/O控制器)的功能和基本結構、I/O端口及其編址方式以及今年新增的I/O地址空間及其編碼，這個新增考點是比較難的。 在I/O方式中，主要掌握程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式、通道方式的基本概念、工作原理和過程，以及這些方式之間的區(qū)別、各自的優(yōu)點和缺點、應用場合。在這些方式中，以程序中斷方式為考查重點，我們要掌握中斷的基本概念、中斷響應過程、中斷處理過程、多重中斷和中斷屏蔽的概念。 （三）復習方法 1、教材的選擇 從考試大綱來看，所要求的知識在一般的大學計算機組成原理教材中都已經包含，所以，選擇哪本書并不是最重要的事情。不過，根據跨考教育的推薦，對于計算機組成原理的復習，可以選擇高等教育出版社的計算機組成原理(第2版)(唐朔飛主編)，該書寫得比較好，曾經獲得優(yōu)秀教材稱號，同時也是國家高等教育“十一五”教材。在學習的過程中，同樣，配以計算機組成原理：學習指導與習題解答(唐朔飛，高等教育出版社)。 2、學習方法 計算機組成原理的基本要求是使考生掌握計算機常用的邏輯器件、部件的原理、參數及使用方法，學懂簡單、完備的單臺計算機的基本組成原理，學習計算機設計中的入門性知識，掌握維護、使用計算機的技能。 總的來講，計算機組成原理課程中屬于記憶型的知識比較多，需要我們花時間