09计算机考研专业课考试知识点分析：组成原理

09计算机考研专业课考试知识点分析：组成原理
                         作者：张友生　来源：希赛教育
编者按：2009年是计算机专业考研专业基础课首次实行全国统考，面对今年的改变，想报考计算机专业的考生可能对复习的准备有很多的疑问。为了帮助考生正确的做好准备工作，学赛网研究生院特访问了我国著名的计算机教育专家、湖南师范大学计算机软件与理论/计算机应用技术硕士点专业课试题命题人张友生博士，请张博士对考试大纲进行全面的解析。本文为大纲解析的第三篇：计算机组成原理知识点分析。
访问本系列文章第一篇：2009年计算机专业考研专业课大纲解析
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在计算机考研专业基础课统考科目中，一共考查数据结构、操作系统、计算机组成原理、计算机网络四门课程，满分为150分，其中计算机组成原理占45分。
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(在输入输出系统知识点中，做具体讲解)。
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(在操作系统课程中，也会讲解有关虚拟存储器的知识点)。
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。

原文转自：http://www.ltesting.net