计算机组成原理考试大纲(2011).doc

计算机组成原理考试大纲课程编号：0433208课程性质：专业必修课适用专业：计算机科学与技术考试对象：本科生一、课程考核目的本课程的考核目的是：了解学生通过本课程的学习，掌握本学科基本理论、基础知识的状况，分析问题、解决问题的能力，以及科学的思维方法运用能力。促进学生复习、巩固所学的知识。二、课程考试方式及时间本课程的考试均以闭卷考试形式进行，期终的考核成绩以期末成绩为主（50%），过程考核、平时和作业情况也作期终总评成绩的一部分（50%），考核成绩为百分制。本课程不仅为后续课的学习打基础。考试时间一般规定为100分钟。三、教学时数本课程总学时为76（18周，周课时4）。四、教材与参考书目教材1.计算机组成原理唐朔飞 高等教育出版社参考书目1. William Stallings计算机组织与结构性能设计（第四版）清华大学出版社， PRENTICE HALL2. 王爱英主编计算机组成与结构，清华大学出版社3. 江义鹏计算机组成原理，人民邮电出版社，. 胡铭曾编计算机系统结构，哈尔滨工业大学出版社. 苏东主编计算机系统结构，西北电讯工程学院出版社6王诚 计算机组成原理与设计 .北京：清华大学出版社， 20027张钧良计算机组成原理北京：清华大学出版社， 20038William StallingsComputer organization and architecture designing for performance 4th ed. 北京：清华大学出版社， 1997五、考核内容与考核要求本考试大纲根据 计算机组成原理 课程标准的考核的知识点，按照计算机科学与技术学科的理论知识体系，提出考核的内容和考核要求。考核要求分为三个层次；了解、理解和掌握。第1章 计算机系统概论（）学习目的与要求通过学习本章内容，要求了解整个计算机系统由硬件和软件两部分构成，其中硬件部分包括运算器、控制器、存储器、输入输出设备等五大功能部件，通过总线相互连成一个完整的硬件系统；软件部分包括系统软件、应用软件和程序设计语言。掌握计算机系统中的一些基本概念，为后继章节的学习打下基础。（二）考核知识点1.计算机的硬件基本知识，要求达到“理解”层次1.1 计算机的五个基本功能部件及其相互关系1.2 计算机各功能部件的基本功能1.3 各功能部件的连接方法1.4 基本概念：寄存器、算术逻辑单元、存储器、字、字节、容量、字长、数据、地址、指令流、地址流、CPU、主机、总线、兼容、主存、辅存2. 计算机软件的概念，要求达到“了解”层次2.1 软件的基本概念及其和硬件之间的关系2.2 系统软件、应用软件的概念2.3 计算机系统的层次结构以及虚拟机的概念2.4 软件与硬件的等价性的概念3.程序设计语言的概念，要求达到“了解”层次3.1 机器语言、汇编语言、高级语言和应用语言的概念3.2 编译的概念和解释的概念第3章 系统总线（）课程内容第1节 总线的基本概念第2节 总线控制第3节 总线接口（二）学习目的与要求通过本章的学习，要求掌握总线的基本概念、总线的类型、总线控制器和总线接口的结构原理；理解总线在计算机系统中的作用，深人了解总线的裁决方式和总线的同步方式。本章的难点是对于各种总线中数据传输方式，包括传输过程、同步方式和控制方式的理解掌握。（三）考核知识点1.总线的基本概念，要求达到“理解”层次1.1 总线的基本概念1.2 总线的各种类型1.3 总线的连接方式1.4 总线中同步通信和异步通信的概念2.总线控制，要求达到“理解”层次2.1 总线控制的概念2.2 链式查询、计数器定时和独立请求方式3.总线接口，要求达到“简单应用”层次3.1 总线中串行、并行等信息传送方式3.2 总线接口的基本概念3.3 串行通信接口的结构特征和工作原理第4章 存储系统（一）课程内容第1节 存储器的构成第2节 存储系统的构成第3节 高速缓冲存储器第4节 外存储器（二）学习目的与要求通过本章的学习，要求掌握存储器芯片的类型和各主要存储器芯片的工作原理；掌握扩展存储器容量的技术，能够用给定的存储器芯片按要求设计主存，从而深刻理解存储器的构成原理；掌握cache和虚拟存储器的构成原理，能够分析cahce和虚拟存储器的命中情况。通过对命中情况的分析，对cahce和外存储器的工作原理有深入的理解。本章的难点是存储器芯片的原理和工作时序，主存的容量扩展技术、cache和虚拟存储器的分析。（三）考核知识点1.存储器的构成，要求达到“综合应用层次1.1 静态存储器和动态存储器的基本单元工作原理1.2 存储器芯片的阵列结构原理和地址译码方式1.3 各种只读存储器芯片的分类特征1.4 只读存储器存储单元的工作原理1.5 存储器的字位扩展连接方式2.存储系统的构成，要求达到“理解”层次2.1 多体交叉存储器的基本原理2.2 相联存储器的基本原理2.3 层次化存储体系的概念3.高速缓冲存储器，要求达到“理解”层次3.1 cache的工作原理3.2 各种cache地址映象方式的分析3.3 cache地址中各字段长度的计算3.4 各种cache替换策略和更新策略4.磁盘存储设备，要求达到“理解”层次4.1 磁记录原理与记录方式4.2 硬磁盘存储器的基本组成、信息组织方式4.3 硬磁盘控制器的分类、原理第5章 输入输出系统（）课程内容第1节 基本的输人输出方式第2节 中断第3节 DMA方式第4节 通道方式（二）学习目的与要求通过本章的学习，要求掌握计算机输入输出系统的基本功能和原理，理解CPU与外围设备交换数据的方式；掌握数据传输的控制方式、中断的概念、DM以及输入输出通道的原理；能够区别各种输入输出方式的特点，能够分析和设计中断判优电路，能够分析和设置中断屏蔽字。本章的难点是中断的概念与过程、DMA以及通道方式的概念及其工作过程。（三）考核知识点1.基本的输入输出方式，要求达到“理解”层次1.1 外围设备的定时方式和寻址方式1.2 CPU与外围设备的信息交换方式1.3 外围设备的编址方式1.4 程序查询方式的输入输出接口1.5 程序查询的数据输入输出方式2.程序中断方式；要求达到综合应用”层次2.1 中断的基本概念和中断的过程，理解产生中断的原因和作用2.2 中断方式的输入和输出接口2.3 单重中断的概念和判优方法2.4 多重中断的概念和判优方法2.5 中断屏蔽字的设置方法，多个中断的响应顺序3.DMA方式，要求达到“理解”层次3.1 DMA方式的基本概念3.2 DMA数据传送方式3.3基本的DMA控制器结构原理3.4 DMA控制器结构的工作过程4.通道方式，要求达到“理解”层次4.1 通道的功能和类型特征4.2 通道的基本工作原理第6章 计算机的运算方法（）课程内容第1节 数据的编码第2节 定点数加减法运算第3节 定点数乘除法运算第4节 逻辑运算第5节 定点运算器的组成和结构第6节 浮点数运算方法和浮点运算器（二）学习目的与要求通过本章的学习，要求掌握二进制数据编码的方法，掌握编码数据的加减乘除运算方法和运算器的构成，能够按步骤进行原码和补码的加减乘除四则运算，能够按步骤进行浮点数的四则运算。本章的难点是数据乘法和除法的运算方法、乘法器和除法器的结构原理、以及纠错码的编码。（三）考核知识点1.数据的表示方法，要求达到“应用”层次1.1 各种进位计数制，二、八、十、十六进制数的相互转换1.2 定点整数和定点小数的编码1.3 原码、补码、反码和移码的概念、编码方法和定义范围1.4 浮点数的编码原理、数值范围和规格化方法1.5 浮点数的编码的IEEE标准2.定点数加法、减法运算，要求达到“应用”层次2.1 补码加法和减法的方法2.2 溢出的概念和检测的方法2.3 定点加法器和减法器的结构原理2.4 快速进位的原理3.定点数乘除法运算，要求达到“应用”层次3.1 原码和补码位乘法的运算方法及其算法流程3.2 乘法器的结构原理3.3 原码一位除法的运算方法及其算法流程3.4 除法器的结构原理4.定点运算器的组成和结构，要求达到“理解”层次4.1 算术逻辑功能部件的结构原理4.2 定点运算器的基本结构5.浮点数运算方法和浮点运算器，要求达到“理解”层次5.1 浮点数的运算过程5.2 浮点数的规格化、舍入、溢出判断的基本概念和方法第7章 指令系统（）课程内容第1节 指令格式和指令编码第2节 操作数的存储及其寻址方式第3节 指令系统（二）学习目的与要求通过本章的学习，要求理解指令中应包含的信息，掌握常用指令及指令格式，深人理解常用的寻址方法及其用途，了解常见指令的种类和功能。本章的难点是对寻址方法的应用、指令操作码的扩展编码技术以及精简指令系统的概念和特征。（三）考核知识点1.指令格式和指令编码，要求达到“理解”层次1.1 操作码的编码方式和扩展编码方法1.2 地址码的概念和编码方法1.3 地址码以及指令格式类型1.4 常用指令的助记符2.操作数的存储及其寻址方式，要求达到“应用”层次2.1 各种操作数的寻址方式2.2 堆栈的概念、实现方式以及应用场合2.3 各种寻址方式下的地址计算方法2.4 两种数据存储字节顺序的概念3.指令系统，要求达到“理解”层次3.1 指令状态位的含义和形成方式3.2 常见指令的功能特征3.3 CISC和RISC系统的概念和特征第8章 CPU的结构和功能（）课程内容第1节 CPU 的功能及结构框图第2节 指令周期第3节 时序系统（二）学习目的与要求通过本章的学习，通过对CPU 的功能和内部结构的了解，掌握机器完成一条指令的全过程是在CPU 的统一指挥下进行的，而且CPU 在不同的工作周期内访存的性质是不同的。此外还应掌握中断技术在提高整机效能方面所起的作用，以及为了进一步提高数据的处理能力，开发系统的并行性，在现代计算机中大量采用流水技术。本章的难点是对于指令执行过程的理解。（三）考核知识点1.基本概念，要求达到“理解”层次1.1 中央处理器的功能范围1.2 中央处理器的基本组成1.3 各种寄存器的功能特征2.指令的执行过程，要求达到“综合应用”层次2.1 指令周期的基本概念2.2 典型运算指令、访存指令和控制指令的指令周期2.3 指令的完整执行过程2.4 指令周期的概念和方框图表示方法3. 时序系统要求达到“理解”层次第9章 控制单元的组成原理（）课程内容第1节 控制单元模型第2节 指令执行的过程第3节 指令操作流程第4节 指令微操作序列 （二）学习目的与要求要求掌握控制单元是CPU的一部分，计算机无论完成什么任务，都是在控制单元控制下完成的。CU向CPU外部发出控制信号，以命令CPU与存储器和I/O模块交换数据，控制单元也向CPU内部发送控制信号，以完成寄存器间数据传送，使ALU完成指定的功能以及其他内部操作。（三）考核知识点1指令的执行过程，各类信息的传送路径2. 计算机的总体结构，数据通路结构3. 硬布线控制器时序系统第十章 控制单元设计（）课程内容第1节 操作控制器设计方法第2节 CU的组合逻辑设计第3节 微程序设计第4节 CPU举例 （二）学习目的与要求要求掌握控制器的基本组成及各自的功能，理解组合逻辑控制器实现的方法以及设计原理。微程序设计（包括微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微指令地址的形成方式、微指令格式、微程序设计。（三）考核知识点1 组合逻辑控制器要求达到“应用”层次1.1 硬连线控制器的基本结构和原理1.2 硬连线控制器的一般设计方法2. 微程序控制器，要求达到“综合应用”层次2.1 微命令和微操作的概念2.2 微指令的各种编码格式和微程序的概念2.3 微程序控制器的结构原理，理解微程序控制器的特点2.4 微指令与指令