計算機組成原理考點解析1

2011考研計算機大綱：計算機組成原理復習要領(lǐng)

計算機考研大綱發(fā)布「，大家都非常關(guān)心各科目的變動情況，而計算機組成原理所占的分值比例非常

大，所以在這里，要為大家詳細解析并提供指導建議！

在計算機考研專業(yè)基礎(chǔ)課統(tǒng)考科目中，計算機組成原理占45分，所占分值較大。自2009年計算機專

業(yè)考研專業(yè)基礎(chǔ)課首次實行全國統(tǒng)考以來，這已經(jīng)是第三個年頭。所以考研的學子一定要一如既往的重視。

一、考查目標

1、理解單處理器計算機系統(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，具有完整的計算

機系統(tǒng)的整機概念。

2、理解計算機系統(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)的基本知識和

基本實現(xiàn)方法。

3、能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法,對有關(guān)計算機硬件系統(tǒng)中的理論和實際問題進行計算、

分析，并能對一些基本部件進行簡單設計。

二、知識點解析

在計算機組成原理方面，主:要考查計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)的表示和運算、存儲器層次結(jié)構(gòu)、指令

系統(tǒng)、中央處理器、總線、輸入輸出系統(tǒng)。

1、計算機系統(tǒng)概述

學習計算機組成原理之前，我們先要了解計算機的發(fā)展歷程，搞清楚計算機的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，包括計

算機硬件的基本組成（五大部件的構(gòu)成）、計算機軟件的分類，以及計算機的基本工作過程。

從體系結(jié)構(gòu)上來看，有多種不同類型的計算機，那么這些不同的計算機誰好誰壞？如何評價？所以，

還需要我們了解計算機性能評價指標和相關(guān)參數(shù)，包括吞吐量、響應時間；CPU時鐘周期、主頻、CPI、CPU

執(zhí)行時間;MIPS、MFLOPS等。

2、數(shù)據(jù)的表示和運算

我們?nèi)粘Ｋ褂玫氖鞘M制數(shù)據(jù)，但在計算機中，除了十進制數(shù)據(jù)外，還有二進制、八進制、十六進

制表示方法，我們要掌握這些進位計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換的方法，要搞清楚真值（實際的數(shù)值）和機器數(shù)（計算

機中表示的數(shù)值）之間的關(guān)系，特別是負數(shù)的各種表示。另外，還要理解BCD碼、字符與字符串的編碼方法，

以及數(shù)據(jù)的校驗碼（奇偶校驗、CRC冗余校驗等）。

不管是呱種進制和校驗方法，計算機中數(shù)據(jù)的表示有原碼、反碼、補碼等方法，我們要搞清楚它們之

間的關(guān)聯(lián)與區(qū)別。

在計算機中對數(shù)據(jù)進行計算，分為定點表示和浮點表示。

在定點數(shù)的表示和運算方而，我們要掌握定點數(shù)的表示（無符號數(shù)的表示，有符號數(shù)的表示）和定點數(shù)

的運算，包括定點數(shù)的位移運算、原碼定點數(shù)的加1/減運算、補碼定點數(shù)的加/減運算、定點數(shù)的乘/除運算、

溢出概念和判別方法。在浮點數(shù)的表示和運算方面，我們要掌握浮點數(shù)的表示（浮點數(shù)的表示范圍和IEEE754

標準）和浮點數(shù)的加/減運算。

本知識點的最后?個考點就是算術(shù)邏輯單元ALU,我們要掌握串行加法器和并行加法器、算術(shù)邏輯單

元ALU的功能和結(jié)構(gòu)。

3、存儲器層次結(jié)構(gòu)

從整個計算機的存儲體系來看，可以看成是一個"Cache-內(nèi)存一外存”三級結(jié)構(gòu)，在這個層次化結(jié)構(gòu)

中，我們要掌握存儲器的分類以及各類存儲器的基本工作原理，包括半導體隨機存取存儲器（SRAM、DRAM）、

只讀存儲器（ROM）,掌握主存儲器（內(nèi)存）與CPU的連接和數(shù)據(jù)交換、雙口RAM和多模塊存儲器，還有就是外

存儲器。

在存儲器這個知識點中，2個很重要的考點是高速緩沖存儲器（Cache）和虛擬存儲器。

在CPU和內(nèi)存之間增加一層Cache,其目的是為了解決CPU和內(nèi)存的速度匹配問題。在這一點，我們

要掌握程序訪問的局部性原理（時間局部性、空間局部性）、Cache的基本工作原理（命中率）、Cache和主存

之間的映射方式、Cache中主存塊的替換算法，以及Cache寫策略。

虛擬存儲器的重點在于“虛擬”二字，我們要掌握虛擬存儲器的基本概念及種類，包括頁式虛擬存儲

器、段式虛擬存儲器、段頁式虛擬存儲器、TLB（快表）等，理解這些虛擬存儲器的基本原理、碎片的處理，

各種方法的優(yōu)點和缺點。

4、指令系統(tǒng)

在指令系統(tǒng)知識點中，我們要掌握指令的格式（包括指令的基本格式、定長操作碼指令格式、擴展操作

碼指令格式）和各種尋址方式，還要能夠區(qū)分數(shù)據(jù)尋址利指令尋址的區(qū)別。

本知識點的另外一個重要考點就是CISC（復雜指令系統(tǒng)計算機）和RISC（精簡指令系統(tǒng)計算機），我們要

掌握它們的基本概念、特征，以及它們之間的主要區(qū)別。

5、中央處理器

中央處理器，也就是我們常說的CPU。在這個知識點，我們要掌握CPU的功能和基本結(jié)構(gòu)，以及工作

原理，具體包括指令執(zhí)行過程、數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)、控制器的功能和工作原理（硬布線控制器、微

程序控制器）。特別是在微程序控制器考點中，要掌握微程序、微指令和微命令，微指令的編碼方式，以及

微地址的形式方式。

在這個知識點中，一個最重要的考點是流水線（主要是指令流水線）。我們要搞清楚流水線的基本概念

（包括超標量和動態(tài)流水線），為什么需要流水線，流水線有哪些優(yōu)勢，哪些因素會影響流水線，等等。在

這一點，有可能出現(xiàn)計算題，例如，求流水線的周期、求指令的執(zhí)行時間。有關(guān)流水線，還有一些評價指

標，例如流水線的吞吐率、加速比等。

6、總線

總線就是?組進行互連和傳輸信息（指令、數(shù)據(jù)和地址）的信號線，我們要掌握總線的基本概念，總線

的分類，以及總線的組成和性能指標（例如，各類總線的寬度會影響哪些部件的性能等）。

其次，就是要掌握總線仲裁方法（包括集中仲裁方式和分布仲裁方式）和總線操作和定時（包括同步定時

方式和異步定時方式）。

最后，就是要對總線的標準（正式標準和工業(yè)標準）有所了解，總線標準主要規(guī)定總線的機械結(jié)構(gòu)規(guī)范、

功能結(jié)構(gòu)規(guī)范和電氣規(guī)范。

7、輸入輸出系統(tǒng)

在輸入輸出（I/O）系統(tǒng)知識點，我們首先要掌握I/O系統(tǒng)的基本概念，理解各種外部設備，其中包括輸

入設備（鍵盤、鼠標、掃描儀等）、輸出設備（顯示器、打印機等）、外存儲器（硬盤存儲器、磁盤陣列、光盤

存儲器等）。要理解這些設備的基本工作原理和常見的性能指標。例如顯示器的分辨率、磁盤的讀寫時間等,

特別是磁盤的有關(guān)讀寫過程（尋道時間、等待時間等），是一定要掌握的。

其次，我們要掌握I/O接口（I/O控制器）的功能和基本結(jié)構(gòu)、I/O端口及其編址方式。

在I/O方式中，主要掌握程序杳詢方式、程序中斷方式、DMA方式、通道方式的基本概念、工作原理

和過程，以及這些方式之間的區(qū)別、各自的優(yōu)點和缺點、應用場合。在這些方式中，以程序中斷方式為考

查重點，我們要掌握中斷的基本概念、中斷響應過程、中斷處理過程、多重中斷和中斷屏蔽的概念。

三、復習方法

1、教材的選擇

從考試大綱來看，所要求的知識在一般的大學計算機組成原理教材中都已經(jīng)包含，所以，選擇哪本書

并不是最重要的事情。不過，根據(jù)跨考教育的推薦，對于計算機組成原理的復習，可以選擇高等教育出版

社的《計算機組成原理（第2版）（唐朔飛主編），該書寫得比較好，曾經(jīng)獲得優(yōu)秀教材稱號，同時也是國家

高等教育“十?五”教材。在學習的過程中，同樣，配以《計算機組成原理：學習指導與習題解答》（唐朔

飛，高等教育出版社）。

2、學習方法

計算機組成原理的基本要求是使考生掌握計算機常用的邏輯器件、部件的原理、參數(shù)及使用方法，學

懂簡單、完備的單臺計算機的基本組成原理，學習計算機設計中的入門性知識，掌握維護、使用計算機的

技能。

總的來講，計算機組成原理課程中屬于記憶型的知識比較多，需要我們花時間去對相關(guān)概念、原理進

行識記。另外，就是有關(guān)參數(shù)和性能指標的計算和評價，這一■塊是需