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组成原理

计算机组成原理从系统概述、数据表示、存储、指令、CPU 到总线和 I/O 的知识结构

计算机组成原理在 408 试卷中占据 45 分,和数据结构一样,是分数占比最大的科目,同样会考察 11 道选择题和两道大题。

大题的考察重点在于指令系统、CPU 以及存储系统。指令系统和 CPU 常常会放在一起考察,作为一道大题。存储系统常常会和操作系统中的相关知识一起考察,在复习时可以将这两门课的相关内容结合起来学习。


计算机组成原理的考察目标包含如下内容(来自 408 考研大纲):

  1. 掌握单处理器计算机系统中主要部件的工作原理、组成结构以及相互连接方式。
  2. 掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法,对计算机硬件相关问题进行分析,并能够对相关部件进行设计。
  3. 理解计算机系统的整机概念,能够综合运用计算机组成的基本原理和基本方法,对高级编程语言(C 语言)程序中的相关问题进行分析,具备软硬件协同分析和设计能力。

用一条程序串起全书

组成原理的知识不是彼此孤立的:一段高级语言程序经编译、汇编和链接形成机器级代码;取指时 CPU 用 PC 给出地址,控制器发出控制信号,数据通路完成运算;访存时又会经过 Cache、主存以及地址转换机制;与外设交换数据时,总线、接口、中断或 DMA 参与协作。学习每一章都可以回到这条主线,追问“数据在哪里、地址如何形成、谁在什么时候发出控制信号”。

做综合题时建议把信息分成三类标注:数据(指令字、操作数、结果)、地址(PC、有效地址、物理地址)和控制(读写、片选、时序、中断请求)。这能避免把数据通路、地址通路和控制通路混在一起,也能更自然地连接 C 语言程序、ISA 与硬件实现。

概述

计算机组成原理的基本概念,可能会在选择题中考察,看到题目能够选出答案即可。

数据表示和计算

本章在选择题中考察,需要熟练掌握补码表示以及浮点数的 IEEE 标准。

存储系统

本章是重中之重,需要理解通透。其中 Cache 和虚拟存储器常常和操作系统中的相关知识放在一起考察,需要能够将两门课相关内容联系起来。

指令系统

本章也是重点,常常在大题中与 CPU 放在一起考察。需要熟练掌握指令的格式以及寻址方式,并且能够根据题目灵活应变。

中央处理器

本章是重中之重,需要熟练掌握 CPU 的结构、寄存器类型以及指令执行的流程。关于 CPU 的考察也常常和指令系统混合在一起,需要能够从一个高维的角度思考 CPU、指令、控制器以及外部设备的关系。

总线和输入输出系统

本章在选择题中考察,需要了解总线和 I/O 的相关概念,看到题目能够选出来即可。