2024年计算机组成原理考研复习指导

本书是计算机专业研究生入学考试”计算机组成原理”课程的复习用书，内容包括计算机系统概述、数据的表示和运算、存储系统、指令系统、中央处理器、总线、输入/输出系统等。全书严格按照最新计算机考研大纲的计算机组成原理部分的要求，对大纲所涉及的知识点进行集中梳理，力求内容精炼、重点突出、深入浅出。本书精选各名校的历年考研真题，给出详细的解题思路，力求实现讲练结合、灵活掌握、举一反三的功效。通过”书本＋在线”的学习方式与网上答疑，可大大提高考生的复习效果，达到事半功倍的复习效率。

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第1章 计算机系统概述 1
*1.1 计算机发展历程 1
*1.1.1 计算机硬件的发展 1
*1.1.2 计算机软件的发展 2
*1.1.3 本节习题精选 2
*1.1.4 答案与解析 2
1.2 计算机系统层次结构 3
1.2.1 计算机系统的组成 3
1.2.2 计算机硬件 3
1.2.3 计算机软件 5
1.2.4 计算机系统的层次结构 5
1.2.5 计算机系统的工作原理 6
1.2.6 本节习题精选 8
1.2.7 答案与解析 11
1.3 计算机的性能指标 13
1.3.1 计算机的主要性能指标 13
1.3.2 几个专业术语 15
1.3.3 本节习题精选 15
1.3.4 答案与解析 18
1.4 本章小结 21
1.5 常见问题和易混淆知识点 22
第2章 数据的表示和运算 24
2.1 数制与编码 24
2.1.1 进位计数制及其相互转换 24
*2.1.2 BCD码 27
2.1.3 定点数的编码表示 27
2.1.4 整数的表示 30
2.1.5 本节习题精选 30
2.1.6 答案与解析 32
2.2 运算方法和运算电路 35
2.2.1 基本运算部件 35
2.2.2 定点数的移位运算 38
2.2.3 定点数的加减运算 39
2.2.4 定点数的乘除运算 41
2.2.5 C语言中的整数类型及类型转换 45
2.2.6 数据的存储和排列 47
2.2.7 本节习题精选 48
2.2.8 答案与解析 53
2.3 浮点数的表示与运算 60
2.3.1 浮点数的表示 60
2.3.2 浮点数的加减运算 63
2.3.3 本节习题精选 65
2.3.4 答案与解析 69
2.4 本章小结 76
2.5 常见问题和易混淆知识点 76
第3章 存储系统 78
3.1 存储器概述 78
3.1.1 存储器的分类 78
3.1.2 存储器的性能指标 79
3.1.3 多级层次的存储系统 80
3.1.4 本节习题精选 81
3.1.5 答案与解析 82
3.2 主存储器 84
3.2.1 SRAM芯片和DRAM芯片 84
3.2.2 只读存储器 86
3.2.3 主存储器的基本组成 87
3.2.4 多模块存储器 87
3.2.5 本节习题精选 89
3.2.6 答案与解析 92
3.3 主存储器与CPU的连接 97
3.3.1 连接原理 97
3.3.2 主存容量的扩展 98
3.3.3 存储芯片的地址分配和片选 99
3.3.4 存储器与CPU的连接 100
3.3.5 本节习题精选 101
3.3.6 答案与解析 103
3.4 外部存储器 107
3.4.1 磁盘存储器 107
3.4.2 固态硬盘 108
3.4.3 本节习题精选 109
3.4.4 答案与解析 110
3.5 高速缓冲存储器 111
3.5.1 程序访问的局部性原理 111
3.5.2 Cache的基本工作原理 112
3.5.3 Cache和主存的映射方式 113
3.5.4 Cache中主存块的替换算法 117
3.5.5 Cache写策略 118
3.5.6 本节习题精选 119
3.5.7 答案与解析 123
3.6 虚拟存储器 131
3.6.1 虚拟存储器的基本概念 131
3.6.2 页式虚拟存储器 132
3.6.3 段式虚拟存储器 134
3.6.4 段页式虚拟存储器 135
3.6.5 虚拟存储器与Cache的比较 135
3.6.6 本节习题精选 136
3.6.7 答案与解析 140
3.7 本章小结 144
3.8 常见问题和易混淆知识点 145
第4章 指令系统 146
4.1 指令系统 146
4.1.1 指令的基本格式 147
4.1.2 定长操作码指令格式 148
4.1.3 扩展操作码指令格式 148
4.1.4 指令的操作类型 149
4.1.5 本节习题精选 149
4.1.6 答案与解析 152
4.2 指令的寻址方式 155
4.2.1 指令寻址和数据寻址 155
4.2.2 常见的数据寻址方式 155
4.2.3 本节习题精选 159
4.2.4 答案与解析 166
4.3 程序的机器级代码表示 172
4.3.1 常用汇编指令介绍 172
4.3.2 过程调用的机器级表示 177
4.3.3 选择语句的机器级表示 179
4.3.4 循环语句的机器级表示 180
4.3.5 本节习题精选 182
4.3.6 答案与解析 185
4.4 CISC和RISC的基本概念 186
4.4.1 复杂指令系统计算机（CISC） 186
4.4.2 精简指令系统计算机（RISC） 187
4.4.3 CISC和RISC的比较 187
4.4.4 本节习题精选 188
4.4.5 答案与解析 188
4.5 本章小结 189
4.6 常见问题和易混淆知识点 189
第5章 中央处理器 191
5.1 CPU的功能和基本结构 191
5.1.1 CPU的功能 191
5.1.2 CPU的基本结构 192
5.1.3 本节习题精选 193
5.1.4 答案与解析 195
5.2 指令执行过程 197
5.2.1 指令周期 197
5.2.2 指令周期的数据流 198
5.2.3 指令执行方案 199
5.2.4 本节习题精选 200
5.2.5 答案与解析 202
5.3 数据通路的功能和基本结构 203
5.3.1 数据通路的功能 203
5.3.2 数据通路的基本结构 204
5.3.3 本节习题精选 205
5.3.4 答案与解析 210
5.4 控制器的功能和工作原理 216
5.4.1 控制器的结构和功能 216
5.4.2 硬布线控制器 217
5.4.3 微程序控制器 221
5.4.4 本节习题精选 226
5.4.5 答案与解析 229
5.5 异常和中断机制 233
5.5.1 异常和中断的基本概念 233
5.5.2 异常和中断的分类 234
5.5.3 异常和中断响应过程 235
5.5.4 本节习题精选 236
5.5.5 答案与解析 236
5.6 指令流水线 237
5.6.1 指令流水线的基本概念 238
5.6.2 流水线的基本实现 239
5.6.3 流水线的冒险与处理 242
5.6.4 流水线的性能指标 243
5.6.5 高级流水线技术 243
5.6.6 本节习题精选 244
5.6.7 答案与解析 249
5.7 多处理器的基本概念 255
5.7.1 SISD、SIMD、MIMD的基本概念 255
5.7.2 硬件多线程的基本概念 256
5.7.3 多核处理器的基本概念 257
5.7.4 共享内存多处理器的基本概念 258
5.7.5 本节习题精选 258
5.7.6 答案与解析 259
5.8 本章小结 260
5.9 常见问题和易混淆知识点 261
第6章 总线 263
6.1 总线概述 263
6.1.1 总线基本概念 263
6.1.2 总线的分类 264
6.1.3 系统总线的结构 264
6.1.4 常见的总线标准 265
6.1.5 总线的性能指标 266
6.1.6 本节习题精选 266
6.1.7 答案与解析 269
6.2 总线事务和定时 273
6.2.1 总线事务 273
6.2.2 同步定时方式 273
6.2.3 异步定时方式 273
6.2.4 本节习题精选 274
6.2.5 答案与解析 275
6.3 本章小结 276
6.4 常见问题和易混淆知识点 277
第7章 输入/输出系统 278
*7.1 I/O系统基本概念 278
*7.1.1 输入/输出系统 278
*7.1.2 I/O控制方式 279
*7.1.3 外部设备 279
7.1.4 本节习题精选 280
7.1.5 答案与解析 281
7.2 I/O接口 282
7.2.1 I/O接口的功能 282
7.2.2 I/O接口的基本结构 282
7.2.3 I/O接口的类型 283
7.2.4 I/O端口及其编址 283
7.2.5 本节习题精选 284
7.2.6 答案与解析 285
7.3 I/O方式 286
7.3.1 程序查询方式 286
7.3.2 程序中断方式 286
7.3.3 DMA方式 290
7.3.4 本节习题精选 293
7.3.5 答案与解析 300
7.4 本章小结 308
7.5 常见问题和易混淆知识点 309
参考文献 310