计算机组成原理
【考查目标】
1. 理解单处理器计算机系统中各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理以及相互连接方式，理解计算机系统层次化结构概念，建立计算机系统的整机概念。
2. 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。
【考查内容】
一、 计算机系统概述
（一） 计算机发展历程
（二） 计算机系统层次结构
1. 计算机硬件的基本组成
2. 计算机软件的基本组成
3. 计算机的工作过程
（三） 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。
二、 数据的表示和运算
（一） 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
（二） 加法器
1. 串行加法器和并行加法器
2. 加法器的进位链
（三） 定点数的表示和运算
1. 定点数的表示
无符号数的表示；有符号数的表示。
2. 定点数的运算及其硬件实现
定点数的位移运算；补码定点数的加/减运算及其硬件实现、补码定点数的乘/除运算及其硬件实现；溢出概念和判别方法。
（四） 浮点数的表示和运算
1. 浮点数的表示
浮点数的表示范围；IEEE754标准
2. 浮点数的加/减运算
三、 存储器器
（一） 存储器的分类
（二） 存储器的层次化结构
（三） 半导体随机存取存储器
1. SRAM的工作原理
2. DRAM的工作原理
（四） 只读存储器
（五） 主存储器与CPU的连接
（六） 双口RAM和多模块存储器
（七） 高速缓冲存储器（Cache）
1. Cache基本工作原理
映射方式；查找算法；替换算法；写策略。
2. Cache性能分析
（八） 虚拟存储器
1. 虚拟存储器的基本概念
2. 页式虚拟存储器
3. 段式虚拟存储器
4. 段页式虚拟存储器
5. TLB（快表）
四、 指令系统
（一） 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
（二） 指令类型
1．数据传送类指令
2．数据运算类指令
3．程序控制类指令
4．输入/输出类指令
5．数据转换类指令
（三） 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
（四） CISC和RISC的基本概念
五、 中央处理器（CPU）
（一） CPU的功能和基本结构
（二） 指令执行过程
（三） 数据通路的功能和基本结构
（四） 控制器的设计
1. 硬布线控制器的设计
指令集结构；状态图；数据通路；控制信号。
2. 微程序控制器的设计
微程序、微指令和微命令；微指令的编码方式；微地址的形式方式。
（五） 指令流水线
1. 指令流水线的基本概念
2. 超标量和动态流水线的基本概念
六、 总线
（一） 总线概述
1. 总线的基本概念
2. 总线的分类
3. 总线的组成及性能指标
（二） 总线仲裁
1. 集中仲裁方式
2. 分布仲裁方式
（三） 总线操作和定时
1. 同步定时方式
2. 异步定时方式
（四） 总线标准
七、 输入输出（I/O）系统
（一） I/O系统基本概念
（二） 外部设备
1. 输入设备：键盘、鼠标
2. 输出设备：显示器、打印机
3. 外存储器：硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器
（三） I/O接口（I/O控制器）
1. I/O接口的功能和基本结构
2. I/O端口及其编址
（四） I/O方式
1. 程序查询方式
2. 程序中断方式
中断的基本概念；中断响应过程；中断处理过程；多重中断和中断屏蔽的概念。
3. DMA方式
DMA控制器的组成；DMA传送过程。
4. 通道方式
【参考教材】
[1] John D.Carpinelli著. 李仁发, 彭蔓蔓译.计算机组成与体系结构(中文版). 北京：人民邮电出版社, 2003
[2]彭蔓蔓, 吴强, 任小西. 计算机组成原理. 上海：上海交通大学出版社，2012
