计算机组成与结构考试大纲

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1、计算机组成与结构考试大纲课程编号：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80（11周，周课时6）。四、教材与参

2、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，1 9 8 9，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，19 8 84. 胡铭曾编计算机系统结构，哈尔滨工业大学出版社5. 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，20038 . William StallingsComputer organization

3、and architecture designing for performance4th 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

4、，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

5、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

6、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

7、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

8、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、DMA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

9、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

10、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（一）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

11、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原码和补码一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.

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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微指令与指令的关系2.5微命令的编码方式2.6微地址的形成方法3. 微程序控制器设计举例六、考题类型考题设计的指导思想是注重能力的考核，而不是记忆的考核。本课程考题内容应包括： 基本概念，要求叙述准确；运算方法，要求掌握几种常用的方法；基本电路设计，要求掌握 设计思想和设计方法；综合能力，由此衡量各类不同学生对课程的理解和掌握程度。考试题 大致可分为四种类型，重点考察学生对基本概念、基本方法、基本技术的掌握和综合应用能 力。1. 选择题15%2. 填空题10%3. 判断题15%4. 分析题30%5. 综合应用题30%七. 成绩评定本课程综合成绩按N+2考核方案执行。