考研计算机强化班计算机组成原理讲义

### 考研计算机强化班计算机组成原理讲义解析 #### 考查目标与考试结构 《计算机组成原理》作为计算机学科专业基础综合考试的一部分，旨在检验考生对计算机科学核心概念、基本原理和方法的掌握程度。考试覆盖数据结构、计算机组成原理、操作系统和计算机网络四大领域，要求考生不仅能理解这些领域的基础知识，还能运用所学解决理论和实践问题。考试形式为闭卷笔试，满分为150分，考试时间为180分钟，其中计算机组成原理占45分。 #### 计算机组成原理重点知识点 ##### 1. 单处理器计算机系统工作原理 - **内部工作原理与组成结构**：理解单处理器计算机系统中各部件如CPU、内存、输入/输出设备的内部工作原理、组成结构以及它们之间的相互连接方式。 - **整机概念**：掌握完整的计算机系统如何协同工作，形成对计算机硬件的全面认识。 ##### 2. 计算机系统层次化结构 - **层次化结构概念**：了解计算机系统由低到高分为多个层次，包括物理层、逻辑层、汇编层、操作系统层和应用程序层。 - **硬件与软件界面**：熟悉硬件与软件之间的接口，掌握指令集体系结构的基础知识和实现方法。 ##### 3. 基本原理与设计方法 - **理论与实际问题分析**：运用计算机组成原理，对计算机硬件系统中的理论问题和实际问题进行计算、分析，如流水线设计、缓存一致性问题等。 - **基本部件设计**：掌握基本部件如ALU、寄存器、控制器的设计方法。 #### 计算机系统概述 ##### 1. 发展历程 - **ENIAC与冯•诺依曼架构**：回顾第一台电子计算机ENIAC的历史背景，以及冯•诺依曼提出的存储程序概念，理解其对现代计算机架构的影响。 - **计算机发展分期**：了解计算机发展的四个阶段，从电子管时代到大规模集成电路时代，每个阶段的技术特点和代表性产品。 ##### 2. 系统层次结构 - **硬件基本组成**：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备的功能与作用。 - **软件分类**：系统软件与应用软件的区别，系统软件的作用和应用软件的多样性。 - **工作过程**：指令执行的流程，包括取指令、指令译码和指令执行三个阶段，以及指令地址寄存器（程序计数器）的作用。 ##### 3. 性能指标 - **吞吐量与响应时间**：衡量计算机系统处理能力与效率的关键指标。 - **时钟周期与主频**：理解CPU时钟周期与主频的关系，及其对计算机性能的影响。 - **CPI与CPU执行时间**：掌握计算指令执行所需时钟周期数的方法，以及计算CPU执行时间的公式。 - **MIPS与MFLOPS**：评估计算机处理速度的标准，以及它们在不同场景下的适用性。 《计算机组成原理》不仅涵盖了计算机硬件的基础知识，还深入探讨了计算机系统的工作原理、层次结构和性能评估，是考研计算机科学专业的关键科目之一。通过系统学习和练习，考生可以建立起坚实的计算机组成原理知识体系，为后续的学术研究或职业生涯奠定坚实的基础。