- 1.1.0 课程导学(,P1)
- 2.1.1 冯诺依曼结构原理及层次结构分析(,P2)
- 3.1.2 计算机系统性能评价(,P3)
- 4.1.3 计算机性能测试(,P4)
- 5.1.4 logisim界面(,P5)
- 6.1.5 Logisim零基础(,P6)
- 7.1.6 Logisim功能菜单(,P7)
- 8.1.7 Logisim组合逻辑电路(,P8)
- 9.2.1 机器数及特点(,P9)
- 10.2.2 定点与浮点数据表示(,P10)
- 11.2.3 数据校验的基本原理(,P11)
- 12.2.4 奇偶校验(,P12)
- 13.2.5 CRC校验及其实现(,P13)
- 14.2.6 海明校验及其实现(,P14)
- 15.2.7 实验框架(,P15)
- 16.3.1 定点数运算及溢出检测(,P16)
- 17.3.2 定点数补码加、减运算器设计(,P17)
- 18.3.3 原码一位乘法(,P18)
- 19.3.4 补码一位乘法(,P19)
- 20.3.5 乘法运算器设计(,P20)
- 21.3.6 定点数除法(,P21)
- 22.3.7 浮点数加减运算(,P22)
- 23.4.1 存储系统层次结构(,P23)
- 24.4.2 主存中的数据组织(,P24)
- 25.4.3 静态存储器工作原理(,P25)
- 26.4.4 动态存储器工作原理(,P26)
- 27.4.5 存储扩展(,P27)
- 28.4.6 多体交叉存储器(,P28)
- 29.4.7 Cache的基本原理(,P29)
- 30.4.8 相联存储器(,P30)
- 31.4.9 Cache地址映射与变换方法(,P31)
- 32.4.10 替换算法(,P32)
- 33.4.11 高速缓冲存储器例题选讲(,P33)
- 34.4.12 虚拟存储器(,P34)
- 35.4.13 TLB(,P35)
- 36.4.14 RAID(,P36)
- 37.5.1 指令系统概述及指令格式(,P37)
- 38.5.2 寻址方式及指令寻址(,P38)
- 39.5.3 操作数寻址方式(,P39)
- 40.5.4 指令格式设计(,P40)
- 41.5.5 MIPS指令概述(,P41)
- 42.5.6 MIPS指令详解(,P42)
- 43.6.1 CPU组成与功能(,P43)
- 44.6.2 数据通路(,P44)
- 45.6.3 数据通路与总线系统结构(,P45)
- 46.6.4 数据通路实例(,P46)
- 47.6.5 指令周期(,P47)
- 48.6.6 总线结构与CPU指令周期1(,P48)
- 49.6.7 总线结构与CPU指令周期2(,P49)
- 50.6.8 硬布线控制器设计1(,P50)
- 51.6.9 硬布线控制器设计2(,P51)
- 52.6.10 微程序控制器(,P52)
- 53.6.11 微程序设计(,P53)
- 54.6.12 微指令格式(,P54)
- 55.6.13 单周期MIPS CPU 1(,P55)
- 56.6.14 单周期MIPS CPU 2(,P56)
- 57.6.15 多周期MIPS CPU数据通路1(,P57)
- 58.6.16 多周期MIPS CPU数据通路2(,P58)
- 59.6.17 CPU设计实验(,P59)
- 60.7.1 系统总线的特性及应用(,P60)
- 61.7.2 总线性能和总线事务(,P61)
- 62.7.3 总线连接方式(,P62)
- 63.7.4 总线仲裁和数据传输方式(,P63)
- 64.7.5 总线标准(,P64)
- 65.8.1 输入输出接口概述(,P65)
- 66.8.2 输入输出方式(,P66)
- 67.8.3 中断请求与响应(,P67)
- 68.8.4 DMA方式(,P68)
一、考试目标
针对课程特点,要求参试者需要掌握基本的概念定义,能够运用相关原理来分析问题,具体如下:
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。并能对高级程序设计语言(如C语言)中的相关问题进行分析。
二、考试内容与要求
一、计算机系统概述
1、考试内容
(一)计算机发展历程
(二)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;
3)计算机软件和硬件的关系;
4)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、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS。
2、考试要求
1)了解计算机的类型
2)掌握计算机的硬件组成部件及其作用
3)掌握软件有关概念
4)掌握计算机系统的层次结构
二、运算方法和运算器
1、考试内容
(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)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:
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。
(三)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。
(四)算术逻辑单元 ALU
1)逻辑运算 ;
2)算术逻辑单元 ALU 的功能和结构
3)浮点运算器
2、考试要求
掌握数据的定点格式,定点整数的表达范围,有符号数和无符号数
掌握浮点格式的表达,熟悉浮点数的规格化,掌握规格化单精度浮点数与实数的相互转换
掌握定点整数的补码、反码、原码和移码表示法,掌握BCD码、ASCII码的编码规律
区别汉字输入编码、机内码、字模码和汉字交换码
理解检验码的作用,掌握奇偶校验以及检错能力
理解补码的加法运算和减法运算规律
熟悉溢出的概念,理解上溢(正溢)和下溢(负溢)的概念以及符号位检测方法
掌握ALU功能及作用
了解内部总线和外部总线、单向总线和双向总线的概念
理解浮点加减法的操作过程,了解其中对阶、规格化、舍入处理的作用
三、多层次的存储器
1、考试内容
(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 存储器的工作原理;
2)DRAM 存储器的工作原理;
3)位扩展与字扩展的含义与和作用
(四)只读存储器和闪带存储器器
(五)并行存储:双口 RAM 和多模块存储器
(六)高速缓冲存储器(Cache)
1)程序访问的局部性原理 ;
2)Cache 的基本工作原理;
3)Cache 和主存之间的映射方式;
4)Cache 中主存块的替换算法;
5)Cache 写策略。
(七)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;
2、考试要求
熟悉存储系统的分级(层次)结构,掌握存储访问的局部性原理
理解存储容量、存取时间、存取周期、存储器带宽的概念
掌握SRAM和DRAM的特点
掌握位扩展和字扩展的含义和作用,掌握芯片扩展与芯片容量的关系
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芯片的类型和各自特点
掌握Cache的功能和基本原理,掌握命中率、平均访问时间和访问效率的计算方法
理解Cache的地址映射的作用,掌握全相联、直接和组相联映射的原理和特点,理解Cache的写操作策略
掌握虚拟存储器的功能、物理地址和虚拟(逻辑)地址的概念
熟悉页式和段式虚拟存储器的管理和地址转换
四、指令系统
1、考试内容
(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。
(三)CISC 和 RISC 的基本概念
2、考试要求
掌握指令、指令系统、指令格式、操作码、地址码、指令助记符的概念
理解寻址方式的含义,区别指令寻址和数据寻址
掌握数据的隐含寻址、立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对(基址)寻址
熟悉堆栈的访问原理,理解进栈PUSH和出栈POP操作
熟悉指令系统包含的基本指令类型
掌握CISC和RISC的含义,掌握RISC的主要特点
五、中央处理器(CPU)
1、考试内容
(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;微命令格式;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)指令流水线的基本实现;
3)超标量和动态流水线的基本概 念。
2、考试要求
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(机器周期、总线周期)和时钟周期(T周期)的概念和区别
了解CLA、ADD、STA和JMP指令在CPU基本模型的执行过程
理解微程序控制器和硬布线控制器的实现特点
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术途径
六、总线系统
1、考试内容
(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
2、考试要求
理解内部总线、系统总线和I/O总线(芯片总线、内总线和外总线)的分类
掌握单总线、双总线和三总线结构
掌握总线仲裁的作用,了解集中仲裁和分布仲裁思想
了解各种总线数据传送模式
了解PCI总线、ISA总线、SCSI总线和IEEE1394总线的特点
七、外存与I/O设备
1、考试内容
(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 。
2、考试要求
理解I/O接口的作用,熟悉I/O端口的编址方式
掌握磁面、磁道、磁柱、扇区的概念,以及磁盘信息的分布特点
八、输入输出(I/O)系统
1、考试内容
(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
2、考试要求
熟悉查询传送方式的过程
理解中断源、内部中断(异常)和外部中断的概念
掌握可屏蔽中断传送方式的过程及其相关概念
理解向量地址、中断优先权、中断嵌套的含义,理解中断控制器的作用
理解DMA传送方式的特点,掌握DMA传送的工作过程
理解CPU暂停、周期挪用、交替访问的区别
理解通道的组成结构和类型
三、试题结构与题型
题型包括单项选择题、判断题、简答题、计算题和设计题。试卷分数满分为100分。
单项选择题示例如下:
1.冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是 ( )
A. 多指令流单数据流; B. 按地址访问并顺序执行指令;
C. 堆栈操作; D. 存贮器按内容选择地址。
判断题示例如下:
1.寄存器间接寻址方式中,操作数在主存单元。(√)
简答题示例如下:
1. 为什么在计算机系统中引入DMA方式来交换数据?若使用总线周期挪用方式,DMA控制器占用总线进行数据交换期间,CPU处于何种状态?