計算機 - 話題

【考查目標】
1. 理解單處理器計算機系統中各部件的內部工作原理、組成結構以及相互連接方式，具有
完整的計算機系統的整機概念。
2. 理解計算機系統層次化結構概念，熟悉硬件與軟件之間的界面，掌握指令集體系結構的
基本知識和基本實現方法。
3. 能夠綜合運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關計算機硬件系統中的理論和實
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)中的相關問題進行分析。


一、 計算機系統概述
（一） 計算機發展歷程
（二） 計算機系統層次結構
1. 計算機硬件的基本組成
2. 計算機軟件的分類
3. 計算機的工作過程
（三） 計算機性能指標
吞吐量、響應時間；CPU 時鐘周期、主頻、CPI、CPU 執行時間；MIPS、MFLOPS、
GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS。


二、 數據的表示和運算
（一） 數制與編碼
1. 進位計數制及其相互轉換
2. 真值和機器數
3. BCD 碼
4. 字符與字符串
5. 校驗碼
（二） 定點數的表示和運算
1. 定點數的表示
無符號數的表示；有符號整數的表示。
2. 定點數的運算
定點數的移位運算；原碼定點數的加/減運算；補碼定點數的加/減運算；定點數
的乘/除運算；溢出概念和判別方法。
（三） 浮點數的表示和運算
1. 浮點數的表示
IEEE754 標準
2. 浮點數的加/減運算
（四） 算術邏輯單元 ALU
1. 串行加法器和并行加法器
2. 算術邏輯單元 ALU 的功能和結構


三、 存儲器層次機構
（一） 存儲器的分類
（二） 存儲器的層次化結構
（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. Cache 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
（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. 數據尋址和指令尋址
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 的功能和基本結構
（二） 指令執行過程
（三） 數據通路的功能和基本結構
（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；微命令格式，微命令的編碼方式；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. 指令流水線的基本實現
3. 超標量和動態流水線的基本概念
（六） 多核處理器的基本概念
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
（一） I/O 系統基本概念
（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構
2. I/O 端口及其編址
3. I/O 地址空間及其編碼
（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。
4. 通道方式

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