2011考研计算机大纲:计算机组成原理复习要点

最后更新时间:2012-09-05 11:33:02
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        计算机考研大纲发布了,大家都非常关心各科目的变动情况,而计算机组成原理所占的分值比例非常大,所以在这里,要为大家详细解析并提供指导建议!

  在计算机考研专业基础课统考科目中,计算机组成原理占45分,所占分值较大。自2009年计算机专业考研专业基础课首次实行全国统考以来,这已经是第三个年头。所以考研的学子一定要一如既往的重视。

  一、考查目标

  1、理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念。

  2、理解计算机系统层次化结构概念,熟悉硬件与软件之间的界面,掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。

  3、能够运用计算机组成的基本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,并能对一些基本部件进行简单设计。

  二、知识点解析

  在计算机组成原理方面,主要考查计算机系统基础知识、数据的表示和运算、存储器层次结构、指令系统、中央处理器、总线、输入输出系统。

  1、计算机系统概述

  学习计算机组成原理之前,我们先要了解计算机的发展历程,搞清楚计算机的系统层次结构,包括计算机硬件的基本组成(五大部件的构成)、计算机软件的分类,以及计算机的基本工作过程。

  从体系结构上来看,有多种不同类型的计算机,那么这些不同的计算机谁好谁坏?如何评价?所以,还需要我们了解计算机性能评价指标和相关参数,包括吞吐量、响应时间;CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;MIPS、MFLOPS等。

  2、数据的表示和运算

  我们日常所使用的是十进制数据,但在计算机中,除了十进制数据外,还有二进制、八进制、十六进制表示方法,我们要掌握这些进位计数制及其相互转换的方法,要搞清楚真值(实际的数值)和机器数(计算机中表示的数值)之间的关系,特别是负数的各种表示。另外,还要理解BCD码、字符与字符串的编码方法,以及数据的校验码(奇偶校验、CRC冗余校验等)。

  不管是哪种进制和校验方法,计算机中数据的表示有原码、反码、补码等方法,我们要搞清楚它们之间的关联与区别。

  在计算机中对数据进行计算,分为定点表示和浮点表示。

  在定点数的表示和运算方面,我们要掌握定点数的表示(无符号数的表示,有符号数的表示)和定点数的运算,包括定点数的位移运算、原码定点数的加/减运算、补码定点数的加/减运算、定点数的乘/除运算、溢出概念和判别方法。在浮点数的表示和运算方面,我们要掌握浮点数的表示(浮点数的表示范围和IEEE754标准)和浮点数的加/减运算。

  本知识点的最后一个考点就是算术逻辑单元ALU,我们要掌握串行加法器和并行加法器、算术逻辑单元ALU的功能和结构。

  3、存储器层次结构

  从整个计算机的存储体系来看,可以看成是一个“Cache—内存—外存”三级结构,在这个层次化结构中,我们要掌握存储器的分类以及各类存储器的基本工作原理,包括半导体随机存取存储器(SRAM、DRAM)、只读存储器(ROM),掌握主存储器(内存)与 CPU的连接和数据交换、双口RAM和多模块存储器,还有就是外存储器。

  在存储器这个知识点中,2个很重要的考点是高速缓冲存储器(Cache)和虚拟存储器。

  在CPU和内存之间增加一层Cache,其目的是为了解决CPU和内存的速度匹配问题。在这一点,我们要掌握程序访问的局部性原理(时间局部性、空间局部性)、Cache的基本工作原理(命中率)、Cache和主存之间的映射方式、Cache中主存块的替换算法,以及Cache写策略。

  虚拟存储器的重点在于“虚拟”二字,我们要掌握虚拟存储器的基本概念及种类,包括页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器、TLB(快表)等,理解这些虚拟存储器的基本原理、碎片的处理,各种方法的优点和缺点。

  4、指令系统

  在指令系统知识点中,我们要掌握指令的格式(包括指令的基本格式、定长操作码指令格式、扩展操作码指令格式)和各种寻址方式,还要能够区分数据寻址和指令寻址的区别。

  本知识点的另外一个重要考点就是CISC(复杂指令系统计算机)和RISC(精简指令系统计算机),我们要掌握它们的基本概念、特征,以及它们之间的主要区别。

  5、中央处理器

  中央处理器,也就是我们常说的CPU。在这个知识点,我们要掌握CPU的功能和基本结构,以及工作原理,具体包括指令执行过程、数据通路的功能和基本结构、控制器的功能和工作原理(硬布线控制器、微程序控制器)。特别是在微程序控制器考点中,要掌握微程序、微指令和微命令,微指令的编码方式,以及微地址的形式方式。

  在这个知识点中,一个最重要的考点是流水线(主要是指令流水线)。我们要搞清楚流水线的基本概念(包括超标量和动态流水线),为什么需要流水线,流水线有哪些优势,哪些因素会影响流水线,等等。在这一点,有可能出现计算题,例如,求流水线的周期、求指令的执行时间。有关流水线,还有一些评价指标,例如流水线的吞吐率、加速比等。

  6、总线

  总线就是一组进行互连和传输信息(指令、数据和地址)的信号线,我们要掌握总线的基本概念,总线的分类,以及总线的组成和性能指标(例如,各类总线的宽度会影响哪些部件的性能等)。

  其次,就是要掌握总线仲裁方法(包括集中仲裁方式和分布仲裁方式)和总线操作和定时(包括同步定时方式和异步定时方式)。

  最后,就是要对总线的标准(正式标准和工业标准)有所了解,总线标准主要规定总线的机械结构规范、功能结构规范和电气规范。

  7、输入输出系统

  在输入输出(I/O)系统知识点,我们首先要掌握I/O系统的基本概念,理解各种外部设备,其中包括输入设备(键盘、鼠标、扫描仪等)、输出设备(显示器、打印机等)、外存储器(硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器等)。要理解这些设备的基本工作原理和常见的性能指标。例如显示器的分辨率、磁盘的读写时间等,特别是磁盘的有关读写过程(寻道时间、等待时间等),是一定要掌握的。

  其次,我们要掌握I/O接口(I/O控制器)的功能和基本结构、I/O端口及其编址方式。

  在I/O方式中,主要掌握程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式的基本概念、工作原理和过程,以及这些方式之间的区别、各自的优点和缺点、应用场合。在这些方式中,以程序中断方式为考查重点,我们要掌握中断的基本概念、中断响应过程、中断处理过程、多重中断和中断屏蔽的概念。

  三、复习方法

  1、教材的选择

  从考试大纲来看,所要求的知识在一般的大学计算机组成原理教材中都已经包含,所以,选择哪本书并不是最重要的事情。不过,根据跨考教育的推荐,对于计算机组成原理的复习,可以选择高等教育出版社的《计算机组成原理(第2版)(唐朔飞主编),该书写得比较好,曾经获得优秀教材称号,同时也是国家高等教育“十一五”教材。在学习的过程中,同样,配以《计算机组成原理:学习指导与习题解答》(唐朔飞,高等教育出版社)。

  2、学习方法

  计算机组成原理的基本要求是使考生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法,学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理,学习计算机设计中的入门性知识,掌握维护、使用计算机的技能。

  总的来讲,计算机组成原理课程中属于记忆型的知识比较多,需要我们花时间去对相关概念、原理进行识记。另外,就是有关参数和性能指标的计算和评价,这一块是需要理解的,不能靠死记硬背。在学习计算机组成原理课程中,要注意以下几方面的问题:

  (1)要正确理解考试大纲中规定的各种基本概念,掌握各概念中的要点。

  (2)要能将有关的概念和原理联系起来,不要孤立地学习各个部分的内容,比如数据表示、运算和运算器部件等,都要关联起来。

  (3)要把握重点、难点问题,分清主次。所以,学习时要紧紧抓住考试大纲。

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