2012計(jì)算機(jī)大綱計(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。

　　2. 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(shí)和基本實(shí)現(xiàn)方法。

　　3. 能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)組成的基本原理和基本方法，對(duì)有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的理論和實(shí)際問(wèn)

　　題進(jìn)行計(jì)算、分析，并能對(duì)一些基本部件進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。

　　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)軟件的分類

　　3. 計(jì)算機(jī)的工作過(guò)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(wú)符號(hào)數(shù)的表示;有符號(hào)數(shù)的表示。

　　2. 定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算

　　定點(diǎn)數(shù)的位移運(yùn)算;原碼定點(diǎn)數(shù)的加/減運(yùn)算;補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)的加/減運(yùn)算;定點(diǎn)數(shù)

　　的乘/除運(yùn)算;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

　　(四) 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 的功能和機(jī)構(gòu)

　　三、 存儲(chǔ)器層次機(jī)構(gòu)

　　(一) 存儲(chǔ)器的分類

　　(二) 存儲(chǔ)器的層次化結(jié)構(gòu)

　　(三) 半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

　　1. SRAM 存儲(chǔ)器的工作原理

　　2. DRAM 存儲(chǔ)器的工作原理

　　(四) 只讀存儲(chǔ)器

　　(五) 主存儲(chǔ)器與 CPU 的連接

　　(六) 雙口 RAM 和多模塊存儲(chǔ)器

　　(七) 高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)

　　1. 程序訪問(wèn)的局部

　　2. Cache 的基本工作原理

　　3. Cache 和主存之間的映射方式

　　4. Cache 中主存塊的替換算法

　　5. Cache 寫(xiě)策略

　　(八) 虛擬存儲(chǔ)器

　　1. 虛擬存儲(chǔ)器的基本概念

　　2. 頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器

　　3. 段式虛擬存儲(chǔ)器

　　4. 段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)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(zhǎng)操作碼指令格式

　　3. 擴(kuò)展操作碼指令格式

　　(二) 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(jiàn)尋址方式

　　(三) 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(guò)程

　　(三) 數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)

　　(四) 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. 超標(biāo)量和動(dòng)態(tài)流水線的基本概念

　　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(pán)、鼠標(biāo)

　　2. 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)

　　3. 外存儲(chǔ)器：硬盤(pán)存儲(chǔ)器、磁盤(pán)陣列、光盤(pán)存儲(chǔ)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(guò)程;中斷處理過(guò)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(guò)程。

　　4. 通道方式