一、考試目標(biāo)

針對(duì)課程特點(diǎn)，要求參試者需要掌握基本的概念定義，能夠運(yùn)用相關(guān)原理來(lái)分析問(wèn)題，具體如下：

1. 理解單處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件的內(nèi)部工作原理、組成結(jié)構(gòu)以及相互連接方式，具有完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念。

2. 理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次化結(jié)構(gòu)概念，熟悉硬件與軟件之間的界面，掌握指令集體系結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)和基本實(shí)現(xiàn)方法。

3. 能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)組成的基本原理和基本方法，對(duì)有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的理論和實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算、分析，并能對(duì)一些基本部件進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。并能對(duì)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(如C語(yǔ)言)中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析。

二、考試內(nèi)容與要求

一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

1、考試內(nèi)容

（一）計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程

（二）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成；

2）計(jì)算機(jī)硬件的基本組成；

3）計(jì)算機(jī)軟件和硬件的關(guān)系；

4）計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程。

（三）計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)

吞吐量、響應(yīng)時(shí)間、CPU時(shí)鐘周期、主頻CPI、CPU 執(zhí)行時(shí)間、MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS。

2、考試要求

1）了解計(jì)算機(jī)的類型

2）掌握計(jì)算機(jī)的硬件組成部件及其作用

3）掌握軟件有關(guān)概念

4）掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

二、運(yùn)算方法和運(yùn)算器

1、考試內(nèi)容

（一）數(shù)制與編碼

1）進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換；

2）真值和機(jī)器數(shù)；

3）BCD 碼；

4）字符與字符串；

5）校驗(yàn)碼

（二）定點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算

1）定點(diǎn)數(shù)的表示：無(wú)符號(hào)數(shù)的表示；有符號(hào)數(shù)的表示。

2）定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算：

定點(diǎn)數(shù)的位移運(yùn) 算；原碼定點(diǎn)數(shù)的加、減運(yùn)算；補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)的加、減運(yùn)算；定點(diǎn)數(shù)的乘、除運(yùn)算；溢出概念 和判別方法。

（三）浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算

1）浮點(diǎn)數(shù)的表示 ：浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍；IEEE754 標(biāo)準(zhǔn)。

2）浮點(diǎn)數(shù)的加/減運(yùn)算。

（四）算術(shù)邏輯單元 ALU

1）邏輯運(yùn)算 ；

2）算術(shù)邏輯單元 ALU 的功能和結(jié)構(gòu)

3）浮點(diǎn)運(yùn)算器

2、考試要求

掌握數(shù)據(jù)的定點(diǎn)格式，定點(diǎn)整數(shù)的表達(dá)范圍，有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)

掌握浮點(diǎn)格式的表達(dá)，熟悉浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化，掌握規(guī)格化單精度浮點(diǎn)數(shù)與實(shí)數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

掌握定點(diǎn)整數(shù)的補(bǔ)碼、反碼、原碼和移碼表示法，掌握BCD碼、ASCII碼的編碼規(guī)律

區(qū)別漢字輸入編碼、機(jī)內(nèi)碼、字模碼和漢字交換碼

理解檢驗(yàn)碼的作用，掌握奇偶校驗(yàn)以及檢錯(cuò)能力

理解補(bǔ)碼的加法運(yùn)算和減法運(yùn)算規(guī)律

熟悉溢出的概念，理解上溢（正溢）和下溢（負(fù)溢）的概念以及符號(hào)位檢測(cè)方法

掌握ALU功能及作用

了解內(nèi)部總線和外部總線、單向總線和雙向總線的概念

理解浮點(diǎn)加減法的操作過(guò)程，了解其中對(duì)階、規(guī)格化、舍入處理的作用

三、多層次的存儲(chǔ)器

1、考試內(nèi)容

（一）存儲(chǔ)器的分類

（二）存儲(chǔ)器的層次化結(jié)構(gòu)

（三）半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

1）SRAM 存儲(chǔ)器的工作原理；

2）DRAM 存儲(chǔ)器的工作原理；

3）位擴(kuò)展與字?jǐn)U展的含義與和作用

（四）只讀存儲(chǔ)器和閃帶存儲(chǔ)器器

（五）并行存儲(chǔ)：雙口 RAM 和多模塊存儲(chǔ)器

（六）高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）

1）程序訪問(wèn)的局部性原理 ；

2）Cache 的基本工作原理；

3）Cache 和主存之間的映射方式；

4）Cache 中主存塊的替換算法；

5）Cache 寫(xiě)策略。

（七）虛擬存儲(chǔ)器

1）虛擬存儲(chǔ)器的基本概念；

2）頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器；

3）段式虛擬存儲(chǔ)器；

4）段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器；

2、考試要求

熟悉存儲(chǔ)系統(tǒng)的分級(jí)（層次）結(jié)構(gòu)，掌握存儲(chǔ)訪問(wèn)的局部性原理

理解存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、存取周期、存儲(chǔ)器帶寬的概念

掌握SRAM和DRAM的特點(diǎn)

掌握位擴(kuò)展和字?jǐn)U展的含義和作用，掌握芯片擴(kuò)展與芯片容量的關(guān)系

了解DRAM的行地址和列地址，理解DRAM的刷新操作和方法

了解ROM芯片的類型和各自特點(diǎn)

掌握Cache的功能和基本原理，掌握命中率、平均訪問(wèn)時(shí)間和訪問(wèn)效率的計(jì)算方法

理解Cache的地址映射的作用，掌握全相聯(lián)、直接和組相聯(lián)映射的原理和特點(diǎn)，理解Cache的寫(xiě)操作策略

掌握虛擬存儲(chǔ)器的功能、物理地址和虛擬（邏輯）地址的概念

熟悉頁(yè)式和段式虛擬存儲(chǔ)器的管理和地址轉(zhuǎn)換

四、指令系統(tǒng)

1、考試內(nèi)容

（一）指令格式

1）指令的基本格式； 2）定長(zhǎng)操作碼指令格式 ；3）擴(kuò)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(shù)據(jù)尋址和指令尋址； 3）常見(jiàn)尋址方式。

（三）CISC 和 RISC 的基本概念

2、考試要求

掌握指令、指令系統(tǒng)、指令格式、操作碼、地址碼、指令助記符的概念

理解尋址方式的含義，區(qū)別指令尋址和數(shù)據(jù)尋址

掌握數(shù)據(jù)的隱含尋址、立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址、寄存器相對(duì)（基址）尋址

熟悉堆棧的訪問(wèn)原理，理解進(jìn)棧PUSH和出棧POP操作

熟悉指令系統(tǒng)包含的基本指令類型

掌握CISC和RISC的含義，掌握RISC的主要特點(diǎn)

五、中央處理器（CPU）

1、考試內(nèi)容

（一）CPU 的功能和基本結(jié)構(gòu)

（二）指令執(zhí)行過(guò)程

（三）數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)

（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；微指令的 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(shí)現(xiàn)；

3）超標(biāo)量和動(dòng)態(tài)流水線的基本概 念。

2、考試要求

熟悉CPU的基本模型和主要寄存器的作用

理解指令周期、CPU周期（機(jī)器周期、總線周期）和時(shí)鐘周期（T周期）的概念和區(qū)別

了解CLA、ADD、STA和JMP指令在CPU基本模型的執(zhí)行過(guò)程

理解微程序控制器和硬布線控制器的實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)

了解微命令、微操作、微指令和微程序的概念

熟悉并行性的概念和提高并行性的技術(shù)途徑

六、總線系統(tǒng)

1、考試內(nèi)容

（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(biāo) 。

（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(shí)

1）同步定時(shí)方式； 2）異步定時(shí)方式。

（四）總線標(biāo)準(zhǔn)

2、考試要求

理解內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和I/O總線（芯片總線、內(nèi)總線和外總線）的分類

掌握單總線、雙總線和三總線結(jié)構(gòu)

掌握總線仲裁的作用，了解集中仲裁和分布仲裁思想

了解各種總線數(shù)據(jù)傳送模式

了解PCI總線、ISA總線、SCSI總線和IEEE1394總線的特點(diǎn)

七、外存與I/O設(shè)備

1、考試內(nèi)容

（一）I/O 系統(tǒng)基本概念

（二）外部設(shè)備

1）輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)；

2）輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī) ；

3）外存儲(chǔ)器：硬盤(pán)存儲(chǔ)器、 磁盤(pán)陣列、光盤(pán)存儲(chǔ)器 。

2、考試要求

理解I/O接口的作用，熟悉I/O端口的編址方式

掌握磁面、磁道、磁柱、扇區(qū)的概念，以及磁盤(pán)信息的分布特點(diǎn)

八、輸入輸出（I/O）系統(tǒng)

1、考試內(nèi)容

（一）I/O 系統(tǒng)基本概念

（二）外部設(shè)備

1）輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)；

2）輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī) ；

3）外存儲(chǔ)器：硬盤(pán)存儲(chǔ)器、 磁盤(pán)陣列、光盤(pán)存儲(chǔ)器 。

（三）I/O 接口(I/O 控制器)

1）I/O 接口的功能和基本結(jié)構(gòu) ；2）I/O 端口及其編址 。

（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(yīng)過(guò)程、中斷處理過(guò)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(guò)程；

4）通道

2、考試要求

熟悉查詢傳送方式的過(guò)程

理解中斷源、內(nèi)部中斷（異常）和外部中斷的概念

掌握可屏蔽中斷傳送方式的過(guò)程及其相關(guān)概念

理解向量地址、中斷優(yōu)先權(quán)、中斷嵌套的含義，理解中斷控制器的作用

理解DMA傳送方式的特點(diǎn)，掌握DMA傳送的工作過(guò)程

理解CPU暫停、周期挪用、交替訪問(wèn)的區(qū)別

理解通道的組成結(jié)構(gòu)和類型

三、試題結(jié)構(gòu)與題型

題型包括單項(xiàng)選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和設(shè)計(jì)題。試卷分?jǐn)?shù)滿分為100分。

單項(xiàng)選擇題示例如下：

1．馮·諾依曼機(jī)工作的基本方式的特點(diǎn)是 ( )

A. 多指令流單數(shù)據(jù)流； B. 按地址訪問(wèn)并順序執(zhí)行指令；

C. 堆棧操作； D. 存貯器按內(nèi)容選擇地址。

判斷題示例如下：

1．寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)在主存單元。（√）

簡(jiǎn)答題示例如下：

1. 為什么在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入DMA方式來(lái)交換數(shù)據(jù)？若使用總線周期挪用方式，DMA控制器占用總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換期間，CPU處于何種狀態(tài)？