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计算机考研(组成原理)知识点解析

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。

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