計算機系統(tǒng)結構考試大綱(50分)
一、概述
“計算機系統(tǒng)結構”是計算機及相關學科的專業(yè)技術基礎課程。它主要研究軟件、硬件功能分配和對軟件、硬件界面的確定，即確定哪些功能由軟件完成，哪些功能由硬件實現(xiàn)。計算機系統(tǒng)結構是從外部來研究計算機系統(tǒng)。它是使用者所看到的物理計算機的抽象，編寫出能夠在機器上正確運行的程序所必須了解到的計算機的屬性。
大綱給出了考生需掌握的計算機系統(tǒng)結構的基本概念、基本原理、基本結構和基本分析方法。涉及計算機系統(tǒng)結構的基本概念、指令系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、標量處理機、并行處理機和多處理機等內(nèi)容。這些內(nèi)容涵蓋了需要考生掌握的相關概念和原理、基本結構和基本分析方法，包括在具有一定的軟硬件知識基礎上能綜合認識計算機系統(tǒng)的軟硬件功能分配與各種不同結構類型機器的特性和性能評價方法，以及運用系統(tǒng)的觀點定量分析問題的方法。
二、具體內(nèi)容
1、計算機系統(tǒng)結構的基本概念
基本概念：
多級層次結構、虛擬機器、語言的解釋與翻譯、計算機系統(tǒng)結構、經(jīng)典計算機系統(tǒng)結構概念的實質(zhì)、Flynn分類法、指令流、數(shù)據(jù)流、系統(tǒng)的加速比、Amdahl定律、程序的局部性原理、程序的時間局部性、程序的空間局部性、CPU性能公式、CPI、CPU時間、核心測試程序、基準測試程序套件、輸入/輸出方式、系列機、軟件兼容、向上(下)兼容、向前(后)兼容、模擬、仿真、并行性、同時性、并發(fā)性、指令內(nèi)部并行、指令級并行、線程級并行、任務級或過程級并行、作業(yè)或程序級并行、時間重疊、資源重復、資源共享、同構型(對稱型)多處理機、異構型(非對稱型)多處理機、分布處理系統(tǒng)、耦合度、松散耦合、緊密耦合
主要內(nèi)容：
1) 計算機系統(tǒng)的多級層次結構;
2) 計算機系統(tǒng)結構、組成與實現(xiàn);
3) 計算機系統(tǒng)的軟硬取舍、性能評測及定量設計原理;
4) 軟件、應用、器件對系統(tǒng)結構的影響;
5) 系統(tǒng)結構中的并行性發(fā)展和計算機系統(tǒng)的分類。
重點：
計算機系統(tǒng)結構、計算機組成、計算機實現(xiàn)三者的定義及所包含的內(nèi)容;有關透明性問題的判斷;軟件和硬件的功能分配原則;軟件可移植的途徑、方法、適用場合、存在問題和對策;有關并行性的概念;系統(tǒng)結構中開發(fā)并行性的途徑和類型。
2、計算機指令集結構設計
基本概念：
堆棧型機器、累加器型機器、通用寄存器型機器、三種類型指令集結構、通用寄存器型指令集結構的三種類型、CISC、RISC、指令集結構的完整性、指令集結構的規(guī)整性、對稱性、均勻性、操作數(shù)類型、操作數(shù)表示、操作數(shù)的類型、變長編碼格式、定長編碼格式、混合型編碼格式
主要內(nèi)容：
1) 指令集結構的分類
2) 尋址方式
3) 指令集結構的功能設計
4) 操作數(shù)的類型和大小
5) 指令格式的設計
重點：
尋址方式中的再定位技術;信息在存儲器中按整數(shù)邊界存儲的概念;操作碼和指令字格式的優(yōu)化;CISC指令系統(tǒng)的改進途徑綜述;RISC概念及所采用的基本技術。掌握三種編碼方式，了解三種尋址方式的缺點。同時要了解CISC的問題和RISC的優(yōu)點，RISC的一般設計原則及指令系統(tǒng)的發(fā)展方向。
3、中斷、總線與I/O系統(tǒng)
基本概念：
中斷、中斷響應、中斷的分類、中斷的分級、中斷的嵌套原則、中斷的軟硬件功能分配、系統(tǒng)可靠性、系統(tǒng)的失效率、系統(tǒng)可用性、RAID、總線、總線的分類、總線控制方式、同步總線、異步總線、通道處理機、字節(jié)多路通道、數(shù)組多路通道、選擇通道、虛擬DMA、異步I/O、MTTF
主要內(nèi)容：
1) 中斷系統(tǒng);
2) 總線系統(tǒng);
3) I/O系統(tǒng)性能與CPU性能
4) I/O系統(tǒng)的可靠性和可用性
5) 廉價磁盤冗余陣列RAID
6) 通道處理機
重點：
相關的基本概念，中斷系統(tǒng)的軟硬件分配，通道處理機的流量設計。按中斷處理優(yōu)先次序的要求，設置中斷級屏蔽位的狀態(tài)，正確畫出中斷處理過程的示意圖;通道的流量設計;畫出字節(jié)多路通道響應和處理完各外部設備請求的時空圖。
4、存儲體系
基本概念：
存儲器的三個主要指標、多級存儲層次、命中率H、不命中率或失效率F、失效開銷、平均訪問時間TA、“Cache-主存”層次、“主存-輔存”層次、全相聯(lián)映像、直接映像、組相聯(lián)映像、n路組相聯(lián)、相聯(lián)度、隨機法、先進先出法(FIFO)、近少使用法(LRU)、寫回法、分離Cache、混合Cache、虛擬Cache、物理Cache、進程標識符字段(PID)、同義或別名、虛擬索引+物理標識方法、多字寬存儲器結構、多體交叉存儲器、獨立存儲體、體沖突、TLB
主要內(nèi)容：
1) 存儲體系的概念;
2) 虛擬存儲器;
3) 高速緩沖存儲器;
4) Cache—主存—輔存三級層次。
5) 并行主存系統(tǒng)
重點：
段頁式和頁式虛擬存儲器原理;頁式虛擬存儲器的地址映象;LRU、FIFO、OPT替換算法;用LRU替換算法對頁地址流的堆棧處理模擬及性能分析;Cache存儲器的性能分析。頁式和段式虛擬存儲器中，虛、實地址的計算;各種頁面替換算法和命中率的計算;Cache組相聯(lián)映象和快替換算法的模擬;并行存儲頻寬的計算。
一、概述
“計算機系統(tǒng)結構”是計算機及相關學科的專業(yè)技術基礎課程。它主要研究軟件、硬件功能分配和對軟件、硬件界面的確定，即確定哪些功能由軟件完成，哪些功能由硬件實現(xiàn)。計算機系統(tǒng)結構是從外部來研究計算機系統(tǒng)。它是使用者所看到的物理計算機的抽象，編寫出能夠在機器上正確運行的程序所必須了解到的計算機的屬性。
大綱給出了考生需掌握的計算機系統(tǒng)結構的基本概念、基本原理、基本結構和基本分析方法。涉及計算機系統(tǒng)結構的基本概念、指令系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、標量處理機、并行處理機和多處理機等內(nèi)容。這些內(nèi)容涵蓋了需要考生掌握的相關概念和原理、基本結構和基本分析方法，包括在具有一定的軟硬件知識基礎上能綜合認識計算機系統(tǒng)的軟硬件功能分配與各種不同結構類型機器的特性和性能評價方法，以及運用系統(tǒng)的觀點定量分析問題的方法。
二、具體內(nèi)容
1、計算機系統(tǒng)結構的基本概念
基本概念：
多級層次結構、虛擬機器、語言的解釋與翻譯、計算機系統(tǒng)結構、經(jīng)典計算機系統(tǒng)結構概念的實質(zhì)、Flynn分類法、指令流、數(shù)據(jù)流、系統(tǒng)的加速比、Amdahl定律、程序的局部性原理、程序的時間局部性、程序的空間局部性、CPU性能公式、CPI、CPU時間、核心測試程序、基準測試程序套件、輸入/輸出方式、系列機、軟件兼容、向上(下)兼容、向前(后)兼容、模擬、仿真、并行性、同時性、并發(fā)性、指令內(nèi)部并行、指令級并行、線程級并行、任務級或過程級并行、作業(yè)或程序級并行、時間重疊、資源重復、資源共享、同構型(對稱型)多處理機、異構型(非對稱型)多處理機、分布處理系統(tǒng)、耦合度、松散耦合、緊密耦合
主要內(nèi)容：
1) 計算機系統(tǒng)的多級層次結構;
2) 計算機系統(tǒng)結構、組成與實現(xiàn);
3) 計算機系統(tǒng)的軟硬取舍、性能評測及定量設計原理;
4) 軟件、應用、器件對系統(tǒng)結構的影響;
5) 系統(tǒng)結構中的并行性發(fā)展和計算機系統(tǒng)的分類。
重點：
計算機系統(tǒng)結構、計算機組成、計算機實現(xiàn)三者的定義及所包含的內(nèi)容;有關透明性問題的判斷;軟件和硬件的功能分配原則;軟件可移植的途徑、方法、適用場合、存在問題和對策;有關并行性的概念;系統(tǒng)結構中開發(fā)并行性的途徑和類型。
2、計算機指令集結構設計
基本概念：
堆棧型機器、累加器型機器、通用寄存器型機器、三種類型指令集結構、通用寄存器型指令集結構的三種類型、CISC、RISC、指令集結構的完整性、指令集結構的規(guī)整性、對稱性、均勻性、操作數(shù)類型、操作數(shù)表示、操作數(shù)的類型、變長編碼格式、定長編碼格式、混合型編碼格式
主要內(nèi)容：
1) 指令集結構的分類
2) 尋址方式
3) 指令集結構的功能設計
4) 操作數(shù)的類型和大小
5) 指令格式的設計
重點：
尋址方式中的再定位技術;信息在存儲器中按整數(shù)邊界存儲的概念;操作碼和指令字格式的優(yōu)化;CISC指令系統(tǒng)的改進途徑綜述;RISC概念及所采用的基本技術。掌握三種編碼方式，了解三種尋址方式的缺點。同時要了解CISC的問題和RISC的優(yōu)點，RISC的一般設計原則及指令系統(tǒng)的發(fā)展方向。
3、中斷、總線與I/O系統(tǒng)
基本概念：
中斷、中斷響應、中斷的分類、中斷的分級、中斷的嵌套原則、中斷的軟硬件功能分配、系統(tǒng)可靠性、系統(tǒng)的失效率、系統(tǒng)可用性、RAID、總線、總線的分類、總線控制方式、同步總線、異步總線、通道處理機、字節(jié)多路通道、數(shù)組多路通道、選擇通道、虛擬DMA、異步I/O、MTTF
主要內(nèi)容：
1) 中斷系統(tǒng);
2) 總線系統(tǒng);
3) I/O系統(tǒng)性能與CPU性能
4) I/O系統(tǒng)的可靠性和可用性
5) 廉價磁盤冗余陣列RAID
6) 通道處理機
重點：
相關的基本概念，中斷系統(tǒng)的軟硬件分配，通道處理機的流量設計。按中斷處理優(yōu)先次序的要求，設置中斷級屏蔽位的狀態(tài)，正確畫出中斷處理過程的示意圖;通道的流量設計;畫出字節(jié)多路通道響應和處理完各外部設備請求的時空圖。
4、存儲體系
基本概念：
存儲器的三個主要指標、多級存儲層次、命中率H、不命中率或失效率F、失效開銷、平均訪問時間TA、“Cache-主存”層次、“主存-輔存”層次、全相聯(lián)映像、直接映像、組相聯(lián)映像、n路組相聯(lián)、相聯(lián)度、隨機法、先進先出法(FIFO)、近少使用法(LRU)、寫回法、分離Cache、混合Cache、虛擬Cache、物理Cache、進程標識符字段(PID)、同義或別名、虛擬索引+物理標識方法、多字寬存儲器結構、多體交叉存儲器、獨立存儲體、體沖突、TLB
主要內(nèi)容：
1) 存儲體系的概念;
2) 虛擬存儲器;
3) 高速緩沖存儲器;
4) Cache—主存—輔存三級層次。
5) 并行主存系統(tǒng)
重點：
段頁式和頁式虛擬存儲器原理;頁式虛擬存儲器的地址映象;LRU、FIFO、OPT替換算法;用LRU替換算法對頁地址流的堆棧處理模擬及性能分析;Cache存儲器的性能分析。頁式和段式虛擬存儲器中，虛、實地址的計算;各種頁面替換算法和命中率的計算;Cache組相聯(lián)映象和快替換算法的模擬;并行存儲頻寬的計算。
