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09計(jì)算機(jī)考研專業(yè)課知識點(diǎn)分析之組成原理_跨考網(wǎng)

最后更新時(shí)間:2009-03-30 10:34:11
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在計(jì)算機(jī)考研專業(yè)基礎(chǔ)課統(tǒng)考科目中,一共考查數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)四門課程,滿分為150分,其中計(jì)算機(jī)組成原理占45分。

  一、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)。

  二、知識點(diǎn)解析

  在計(jì)算機(jī)組成原理方面,主要考查計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)的表示和運(yùn)算、存儲器層次結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、中央處理器、總線、輸入輸出系統(tǒng)。

  1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

  學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成原理之前,我們先要了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,搞清楚計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu),包括計(jì)算機(jī)硬件的基本組成(五大部件的構(gòu)成)、計(jì)算機(jī)軟件的分類,以及計(jì)算機(jī)的基本工作過程。

  從體系結(jié)構(gòu)上來看,有多種不同類型的計(jì)算機(jī),那么這些不同的計(jì)算機(jī)誰好誰壞?如何評價(jià)?所以,還需要我們了解計(jì)算機(jī)性能評價(jià)指標(biāo)和相關(guān)參數(shù),包括吞吐量、響應(yīng)時(shí)間;CPU時(shí)鐘周期、主頻、CPI、CPU執(zhí)行時(shí)間;MIPS、MFLOPS等。

  2、數(shù)據(jù)的表示和運(yùn)算

  我們?nèi)粘K褂玫氖鞘M(jìn)制數(shù)據(jù),但在計(jì)算機(jī)中,除了十進(jìn)制數(shù)據(jù)外,還有二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制表示方法,我們要掌握這些進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換的方法,要搞清楚真值(實(shí)際的數(shù)值)和機(jī)器數(shù)(計(jì)算機(jī)中表示的數(shù)值)之間的關(guān)系,特別是負(fù)數(shù)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(shù)據(jù)的校驗(yàn)碼(奇偶校驗(yàn)、CRC冗余校驗(yàn)等)。

  不管是哪種進(jìn)制和校驗(yàn)方法,計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示有原碼、反碼、補(bǔ)碼等方法,我們要搞清楚它們之間的關(guān)聯(lián)與區(qū)別。

  在計(jì)算機(jī)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,分為定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示。

  在定點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算方面,我們要掌握定點(diǎn)數(shù)的表示(無符號數(shù)的表示,有符號數(shù)的表示)和定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算,包括定點(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。在浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算方面,我們要掌握浮點(diǎn)數(shù)的表示(浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍和IEEE754標(biāo)準(zhǔn))和浮點(diǎn)數(shù)的加/減運(yùn)算。

  本知識點(diǎn)的最后一個(gè)考點(diǎn)就是算術(shù)邏輯單元ALU,我們要掌握串行加法器和并行加法器、算術(shù)邏輯單元ALU的功能和結(jié)構(gòu)。

  3、存儲器層次結(jié)構(gòu)

  從整個(gè)計(jì)算機(jī)的存儲體系來看,可以看成是一個(gè)“Cache—內(nèi)存—外存”三級結(jié)構(gòu),在這個(gè)層次化結(jié)構(gòu)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(dǎo)體隨機(jī)存取存儲器(SRAM、DRAM)、只讀存儲器(ROM),掌握主存儲器(內(nèi)存)與CPU的連接和數(shù)據(jù)交換、雙口RAM和多模塊存儲器,還有就是外存儲器(在輸入輸出系統(tǒng)知識點(diǎn)中,做具體講解)。

  在存儲器這個(gè)知識點(diǎn)中,2個(gè)很重要的考點(diǎn)是高速緩沖存儲器(Cache)和虛擬存儲器(在操作系統(tǒng)課程中,也會講解有關(guān)虛擬存儲器的知識點(diǎn))。

  在CPU和內(nèi)存之間增加一層Cache,其目的是為了解決CPU和內(nèi)存的速度匹配問題。在這一點(diǎn),我們要掌握程序訪問的局部性原理(時(shí)間局部性、空間局部性)、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(diǎn)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(diǎn)和缺點(diǎn)。

  4、指令系統(tǒng)

  在指令系統(tǒng)知識點(diǎn)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(kuò)展操作碼指令格式)和各種尋址方式,還要能夠區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)尋址和指令尋址的區(qū)別。

  本知識點(diǎn)的另外一個(gè)重要考點(diǎn)就是CISC(復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī))和RISC(精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)),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(gè)知識點(diǎn),我們要掌握CPU的功能和基本結(jié)構(gòu),以及工作原理,具體包括指令執(zhí)行過程、數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)、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(diǎn)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(gè)知識點(diǎn)中,一個(gè)最重要的考點(diǎn)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(biāo)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,等等。在這一點(diǎn),有可能出現(xiàn)計(jì)算題,例如,求流水線的周期、求指令的執(zhí)行時(shí)間。有關(guān)流水線,還有一些評價(jià)指標(biāo),例如流水線的吞吐率、加速比等。

  6、總線

  總線就是一組進(jìn)行互連和傳輸信息(指令、數(shù)據(jù)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(biāo)(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(shí)(包括同步定時(shí)方式和異步定時(shí)方式)。

  最后,就是要對總線的標(biāo)準(zhǔn)(正式標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))有所了解,總線標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定總線的機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范、功能結(jié)構(gòu)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(diǎn),我們首先要掌握I/O系統(tǒng)的基本概念,理解各種外部設(shè)備,其中包括輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等)、輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)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(shè)備的基本工作原理和常見的性能指標(biāo)。例如顯示器的分辨率、磁盤的讀寫時(shí)間等,特別是磁盤的有關(guān)讀寫過程(尋道時(shí)間、等待時(shí)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(jié)構(gòu)、I/O端口及其編址方式。

  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(diǎn)和缺點(diǎn)、應(yīng)用場合。在這些方式中,以程序中斷方式為考查重點(diǎn),我們要掌握中斷的基本概念、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。

  三、復(fù)習(xí)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(xué)計(jì)算機(jī)組成原理教材中都已經(jīng)包含,所以,選擇哪本書并不是最重要的事情。不過,根據(jù)希賽教育的推薦,對于計(jì)算機(jī)組成原理的復(fù)習(xí),可以選擇高等教育出版社的《計(jì)算機(jī)組成原理(第2版)(唐朔飛主編),該書寫得比較好,曾經(jīng)獲得優(yōu)秀教材稱號,同時(shí)也是國家高等教育“十一五”教材。在學(xué)習(xí)的過程中,同樣,配以《計(jì)算機(jī)組成原理:學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答》(唐朔飛,高等教育出版社)。

  2、學(xué)習(xí)方法

  計(jì)算機(jī)組成原理的基本要求是使考生掌握計(jì)算機(jī)常用的邏輯器件、部件的原理、參數(shù)及使用方法,學(xué)懂簡單、完備的單臺計(jì)算機(jī)的基本組成原理,學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中的入門性知識,掌握維護(hù)、使用計(jì)算機(jī)的技能。

  總的來講,計(jì)算機(jī)組成原理課程中屬于記憶型的知識比較多,需要我們花時(shí)間去對相關(guān)概念、原理進(jìn)行識記。另外,就是有關(guān)參數(shù)和性能指標(biāo)的計(jì)算和評價(jià),這一塊是需要理解的,不能靠死記硬背。在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成原理課程中,要注意以下幾方面的問題:

  (1)要正確理解考試大綱中規(guī)定的各種基本概念,掌握各概念中的要點(diǎn)。

  (2)要能將有關(guān)的概念和原理聯(lián)系起來,不要孤立地學(xué)習(xí)各個(gè)部分的內(nèi)容,比如數(shù)據(jù)表示、運(yùn)算和運(yùn)算器部件等,都要關(guān)聯(lián)起來。

  (3)要把握重點(diǎn)、難點(diǎn)問題,分清主次。所以,學(xué)習(xí)時(shí)要緊緊抓住考試大綱。

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