計算機組成原理

　　【考查目標】

　　1.理解單處理器計算機系統(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，具有完整的計算機系統(tǒng)的整機概念。

　　2.理解計算機系統(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(guān)計算機硬件系統(tǒng)中的理論和實際問題進行計算、分析，對一些基本部件進行簡單設計;并能對高級程序設計語言(如C語言)中的相關(guān)問題進行分析。

　　一、計算機系統(tǒng)概述

　　(一)計算機發(fā)展歷程

　　(二)計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

　　1.計算機系統(tǒng)的基本組成

　　2.計算機硬件的基本組成

　　3.計算機軟件和硬件的關(guān)系

　　4.計算機系統(tǒng)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(zhí)行時間，MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS。

　　二、數(shù)據(jù)的表示和運算

　　(一)數(shù)制與編碼

　　1.進位計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換

　　2.真值和機器數(shù)

　　3.BCD碼

　　4.字符與字符串

　　5.校驗碼

　　(二)定點數(shù)的表示和運算

　　1.定點數(shù)的表示

　　無符號數(shù)的表示，帶符號整數(shù)的表示。

　　2.定點數(shù)的運算

　　定點數(shù)的位移運算，原碼定點數(shù)的加/減運算，補碼定點數(shù)的加/減運算，定點數(shù)的乘/除運算，溢出概念和判別方法。

　　(三)浮點數(shù)的表示和運算

　　1.浮點數(shù)的表示

　　IEEE754標準。

　　2.浮點數(shù)的加/減運算

　　(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的功能和結(jié)構(gòu)

　　三、存儲器層次結(jié)構(gòu)

　　(一)存儲器的分類

　　(二)存儲器的層次化結(jié)構(gòu)

　　(三)半導體隨機存取存儲器

　　1.SRAM存儲器

　　2.DRAM存儲器

　　3.只讀存儲器

　　4.Flash存儲器

　　(四)主存儲器與CPU的連接

　　(五)雙口RAM和多模塊存儲器

　　(六)高速緩沖存儲器(Cache)

　　1.Cache的基本工作原理

　　2.Cach和主存之間的映射方式

　　3.Cache中主存塊的替換算法

　　4.Cache寫策略

　　(七)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，微指令格式，微命令的編碼方式，微地址的形成方式。

　　(五)指令流水線

　　1.指令流水線的基本概念

　　2.指令流水線的基本實現(xiàn)

　　3.超標量和動態(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

　　(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(tǒng)

　　(一)I/O系統(tǒng)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(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。

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