江科大-计算机组成原理考研复习笔记.pdf

考查目标 计算机学科专业基础综合考试涵盖数据机构、计算机组成原理、操作系统和计算机网 络等学科专业基础课程。要求考生比较系统地掌握上述专业基础课程的概念、基本原理和 方法，能够运用所学的基本原理和基本方法分析、判断和解决有关理论问题和实际问题。 考试形式和试卷结构 一、 试卷满分及考试时间 本试卷满分为 150 分，考试时间为 180 分钟 二、 答题方式 答题方式为闭卷、笔试 三、 试卷内容结构 数据结构 45分 计算机组成原理 45 分 操作系统 35分 计算机网络 25 分 四、 试卷题型结构 单项选择题 80 分（40 小题，每小题 2 分） 综合应用题 70 分 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。 一、 计算机系统概述 （一） 计算机发展历程 第一台电子计算机 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）诞生于 1946 年的美国宾夕法尼亚大学。ENIAC 用了 18000 电子管、1500 继电器、重 30 吨、占地 170m3、耗电 140kw、每秒计算 5000 次加法。冯•诺依曼（VanNeumann）首次提出存储程序 的概念，将数据和程序一起放在存储器中，使得编程更加方便。50 多年来，虽然对冯•诺依 曼机进行了很多改革，但结构变化不大，仍然称为冯•诺依曼机。 一般把计算机的发展分为四个阶段： 第一代（1946-50‘s 后期）：电子管计算机时代； 第二代（50‘s 中期-60’s 后期）：晶体管计算机时代； 第三代（60‘s 中期-70’s 前期）：集成电路计算机时代； 第四代（70‘s 初-）：大规模集成电路计算机时代。 （二） 计算机系统层次结构 1. 计算机硬件的基本组成 计算机硬件主要指计算机的实体部分，通常有运算器、控制器、存储器、输入和输出 五部分。 CPU 是指将运算器和控制器集成到一个电路芯片中。 2. 计算机软件的分类 计算机软件按照面向对象的不同可分两类： 系统软件：用于管理整个计算机系统，合理分配系统资源，确保计算机正常高效地运 行，这类软件面向系统。 应用软件：是面向用户根据用户的特殊要求编制的应用程序，这类软件通常实现用户 的某类要求。 3. 计算机的工作过程 （1）计算机的工作过程就是执行指令的过程 指令由操作码和操作数组成： 操 作 地 址 操 作 码 码 码 指明本指令完成的操作 地址码指明本指令的操作对象 （2）指令的存储 指令按照存储器的地址顺序连续的存放在存储器中。 （3）指令的读取 为了纪录程序的执行过程，需要一个记录读取指令地址的寄存器，称为指令地址寄存 器，或者程序计数器。指令的读取就可以根据程序计数器所指出的指令地址来决定读取的 指令，由于指令通常按照地址增加的顺序存放，故此，每次读取一条指令之后，程序计数 器加一就为读取下一条指令做好准备。 （4）执行指令的过程 在控制器的控制下，完成以下三个阶段任务: 1）取指令阶段 按照程序计数器取出指令，程序计数器加一 2）指令译码阶段 分析操作码，决定操作内容，并准备操作数 3）指令执行阶段 执行操作码所指定内容 （三） 计算机性能指标 1. 吞吐量、响应时间 （1) 吞吐量：单位时间内的数据输出数量。 （2) 响应时间：从