本書(shū)針對(duì)近幾年全國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)科專(zhuān)業(yè)綜合考試大綱的“計(jì)算機(jī)組成原理”部分進(jìn)行了深入解讀，以一種獨(dú)創(chuàng)的方式對(duì)考試大綱知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了講解，即從考生的視角剖析知識(shí)難點(diǎn)；以通俗易懂的語(yǔ)言取代晦澀難懂的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)；以成功考生的親身經(jīng)歷指引復(fù)習(xí)方向；以風(fēng)趣幽默的筆觸緩解考研壓力。讀者對(duì)書(shū)中的知識(shí)點(diǎn)講解有任何疑問(wèn)都可與作者進(jìn)行在線互動(dòng)，以便及時(shí)解決復(fù)習(xí)中的疑難問(wèn)題，提高復(fù)習(xí)效率。
根據(jù)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)研究生入學(xué)考試形勢(shì)的變化（逐漸實(shí)行非統(tǒng)考），書(shū)中對(duì)大量非統(tǒng)考知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了講解，使本書(shū)所包含的知識(shí)點(diǎn)除覆蓋統(tǒng)考大綱的所有內(nèi)容外，還包括了各大自主命題高校所要求的知識(shí)點(diǎn)。
本書(shū)可作為參加計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)研究生入學(xué)考試的復(fù)習(xí)指導(dǎo)用書(shū)（包括統(tǒng)考和非統(tǒng)考），也可作為全國(guó)各大高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)或非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的輔導(dǎo)用書(shū)。
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目 錄
序前言2024 天勤計(jì)算機(jī)考研服務(wù)第1 章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 1 大綱要求 1 考點(diǎn)與要點(diǎn)分析 1 核心考點(diǎn) 1 基礎(chǔ)要點(diǎn) 1 本章知識(shí)體系框架圖 2 知識(shí)點(diǎn)講解 2
1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 2
1.1.1 計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展 2
1.1.2 計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展 3
1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu) 4
1.2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成 4
1.2.2 計(jì)算機(jī)硬件的基本組成 4
1.2.3 計(jì)算機(jī)軟件的分類(lèi) 9
1.2.4 計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程 9
1.2.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 10
1.3 計(jì)算機(jī)性能指標(biāo) 10
1.4 輔助知識(shí)點(diǎn) 11 輔助知識(shí)點(diǎn)1：門(mén)電路 12 輔助知識(shí)點(diǎn)2：三態(tài)門(mén) 14 輔助知識(shí)點(diǎn)3：片選譯碼器 14 輔助知識(shí)點(diǎn)4：那些可怕的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ) 15 輔助知識(shí)點(diǎn)5：與字、字長(zhǎng)相關(guān)的那些名詞 16 輔助知識(shí)點(diǎn)6：與周期相關(guān)的那些名詞 16 習(xí)題 17 習(xí)題答案 20 第2 章數(shù)據(jù)的表示和運(yùn)算 24 大綱要求 24 考點(diǎn)與要點(diǎn)分析 24 核心考點(diǎn) 24 基礎(chǔ)要點(diǎn) 25 本章知識(shí)體系框架圖 25
知識(shí)點(diǎn)講解 25
2.1
數(shù)制與編碼 25
2.1.1
進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換 25
2.1.2
真值和機(jī)器數(shù) 28
2.1.3
BCD 碼 28
2.1.4
字符和字符串 29
2.1.5
校驗(yàn)碼 30
2.2
定點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算 35
2.2.1
定點(diǎn)數(shù)的表示 35
2.2.2
定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算 39
2.3
浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算 59
2.3.1
浮點(diǎn)數(shù)的表示 59
2.3.2
浮點(diǎn)數(shù)的加/減運(yùn)算 61
2.4
算術(shù)邏輯單元 64
2.4.1 串行加法器和并行加法器 64
2.4.2 算術(shù)邏輯單元的功能和結(jié)構(gòu) 67 習(xí)題 69 習(xí)題答案 78 第3 章存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu) 92 大綱要求 92 考點(diǎn)與要點(diǎn)分析 92 核心考點(diǎn) 92
基礎(chǔ)要點(diǎn) 93 本章知識(shí)體系框架圖 93 知識(shí)點(diǎn)講解 93
3.1
存儲(chǔ)器的基本概念 93
3.1.1
存儲(chǔ)器的分類(lèi) 93
3.1.2
存儲(chǔ)器的性能指標(biāo) 95
3.2
存儲(chǔ)器的層次化結(jié)構(gòu) 95
3.3
半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 96
3.3.1
半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的基本概念 96
3.3.2
SRAM 存儲(chǔ)器 97
3.3.3
DRAM 存儲(chǔ)器 98
3.3.4
只讀存儲(chǔ)器 102
3.3.5
Flash 存儲(chǔ)器 103
3.4
主存儲(chǔ)器與CPU 的連接 104
3.5
雙口RAM 和多模塊存儲(chǔ)器 109
3.6
高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache） 112
3.6.1
Cache 的基本工作原理 112
3.6.2
Cache 和主存之間的映射方式 115
3.6.3
Cache 中主存塊的替換算法 122
3.6.4
Cache 寫(xiě)操作策略 122
3.7 虛擬存儲(chǔ)器 123
3.7.1
虛擬存儲(chǔ)器的基本概念 123
3.7.2
頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器 124
3.7.3
段式虛擬存儲(chǔ)器 124
3.7.4
段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器 124
3.7.5
TLB（快表） 124
3.8 外存儲(chǔ)器 127 習(xí)題 133 習(xí)題答案 144 第4 章 指令系統(tǒng) 161 大綱要求 161 考點(diǎn)與要點(diǎn)分析 161 核心考點(diǎn) 161
基礎(chǔ)要點(diǎn) 161 本章知識(shí)體系框架圖 162 知識(shí)點(diǎn)講解 162
4.1
指令格式 162
4.1.1
指令的基本格式 162
4.1.2
定長(zhǎng)操作碼指令格式 165
4.1.3
不定長(zhǎng)操作碼指令格式 165
4.2
指令的尋址方式 166
4.2.1
數(shù)據(jù)尋址和指令尋址 166
4.2.2
常見(jiàn)數(shù)據(jù)尋址方式 168
4.3
CISC 和RISC 的基本概念 175
4.4
高級(jí)語(yǔ)言與機(jī)器碼的對(duì)應(yīng) 177
4.4.1
選擇結(jié)構(gòu)if 語(yǔ)句的機(jī)器碼 177
4.4.2
循環(huán)結(jié)構(gòu)while 語(yǔ)句的機(jī)器碼 178
4.4.3
函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句的機(jī)器碼 178 習(xí)題 181 習(xí)題答案 191
第5 章中央處理器 206 大綱要求 206 考點(diǎn)與要點(diǎn)分析 206
核心考點(diǎn) 206
基礎(chǔ)要點(diǎn) 206 本章知識(shí)體系框架圖 207 知識(shí)點(diǎn)講解 207
5.1 CPU 的功能和基本結(jié)構(gòu) 207
5.1.1
CPU 的功能 207
5.1.2
CPU 的基本結(jié)構(gòu) 208
5.1.3
CPU 中的主要寄存器 209
5.2
指令執(zhí)行過(guò)程 211
5.2.1
指令周期 211
5.2.2
指令執(zhí)行方案 212
5.2.3
指令的執(zhí)行過(guò)程與信息流 212
5.3
數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu) 213
5.4
控制器的功能和工作原理 215
5.4.1
控制單元的功能 215
5.4.2
控制單元的設(shè)計(jì) 221
5.5
指令流水線 229
5.5.1
指令流水線的基本概念 229
5.5.2
指令流水線的基本實(shí)現(xiàn) 230
5.5.3
超標(biāo)量和動(dòng)態(tài)流水線的基本概念 233
5.6
中斷系統(tǒng) 234
5.7 多處理器基本概念 240 習(xí)題 242 習(xí)題答案 252 第6 章總線 267 大綱要求 267 考點(diǎn)與要點(diǎn)分析 267 核心考點(diǎn) 267
基礎(chǔ)要點(diǎn) 267 本章知識(shí)體系框架圖 268 知識(shí)點(diǎn)講解 268
6.1
總線概述 268
6.1.1
總線的基本概念 268
6.1.2
總線的分類(lèi) 269
6.1.3
總線的組成及性能指標(biāo) 270
6.1.4
總線的結(jié)構(gòu) 271
6.2
總線仲裁（2020 年408 新大綱已刪除，但可供非統(tǒng)考考生參考） 272
6.2.1
集中仲裁方式 273
6.2.2
分布仲裁方式 275
6.3
總線操作和定時(shí) 275
6.3.1
總線周期的概念 275
6.3.2
同步定時(shí)方式 275
6.3.3
異步定時(shí)方式 277
6.4
總線標(biāo)準(zhǔn) 278 習(xí)題 279
習(xí)題答案 284
第7 章輸入/輸出系統(tǒng) 289 大綱要求 289 考點(diǎn)與要點(diǎn)分析 289
核心考點(diǎn) 289
基礎(chǔ)要點(diǎn) 289 本章知識(shí)體系框架圖 290 知識(shí)點(diǎn)講解 290
7.1
I/O 系統(tǒng)基本概念 290
7.2
外部設(shè)備 293
7.2.1
I/O 設(shè)備分類(lèi) 293
7.2.2
輸入設(shè)備 293
7.2.3
輸出設(shè)備 294
7.3
I/O 接口（I/O 控制器） 295
7.3.1
I/O 接口基礎(chǔ)知識(shí) 295
7.3.2
I/O 接口的功能和基本結(jié)構(gòu) 295
7.3.3
I/O 端口及其編址 297
7.4
I/O 方式 298
7.4.1
程序查詢方式 298
7.4.2
程序中斷方式 300
7.4.3
DMA 方式 304 習(xí)題 310 習(xí)題答案 318
第8 章非統(tǒng)考高校知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充 328
8.1
浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍 328
8.2
浮點(diǎn)數(shù)的乘除法運(yùn)算 331
8.3 MIPS 指令集 334 參考文獻(xiàn) 336