第二部分 计算机组成原理(45 分)

(一)计算机系统概述

1、计算机发展历程
2、计算机系统层次结构
(1)计算机系统的基本组成
(2)计算机硬件的基本组成
五大功能部件:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
64位:一个字 = 8个字节
32位:一个字 = 4个字节
存储元、存储单元、地址、存储容量;
(3)计算机软件和硬件的关系
(4)计算机系统的工作过程
3、计算机性能指标
吞吐量、响应时间,CPU 时钟周期、主频、CPI、CPU 执行时间,MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS

(二)数据的表示和运算

1、数制与编码
(1)进位计数制及其相互转换
(2)真值和机器数
(3)BCD 码
(4)字符与字符串
(5)校验码
2、定点数的表示和运算
(1)定点数的表示:无符号数的表示,有符号整数的表示。
(2)定点数的运算:定点数运算,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。
3、浮点数的表示和运算
(1)浮点数的表示
IEEE 754 标准
(2)浮点数的加/减运算
4、算术逻辑单元 ALU
(1)串行加法器和并行加法器
(2)算术逻辑单元 ALU 的功能和结构

(三)存储器层次结构

1、存储器的分类
2、存储器的层次化结构
3、半导体随机存取存储器
(1)SRAM 存储器
(2)DRAM 存储器
(3)只读存储器
(4)Flash 存储器
4、主存储器与 CPU 的连接
5、双口 RAM 和多模块存储器
6、高速缓冲存储器(Cache)
(1)Cache 的基本工作原理
(2)Cache 和主存之间的映射方式
(3)Cache 中主存块的替换算法
(4)Cache 写策略

(四)指令系统

1、指令格式
(1)指令的基本格式
(2)定长操作码指令格式
(3)扩展操作码指令格式
2、指令的寻址方式
(1)有效地址的概念
(2)数据寻址和指令寻址
(3)常见寻址方式
3、CISC 和 RISC 的基本概念

(五)中央处理器(CPU)

1、CPU 的功能和基本结构
2、指令执行过程
3、数据通路的功能和基本结构
4、控制器的功能和工作原理
(1)硬布线控制器
(2)微程序控制器:微程序、微指令和微命令,微指令格式,微命令的编码方式,微地址的形式方式。

参考书目《计算机组成与结构》(第三版),主编:王爱英,北京:清华大学出版社

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