考研计算机专业的重要原理概念
考研计算机专业的重要原理概念
考研计算机专业的重要原理概念
我们在进行考研计算机专业的复习时，需要把重要原理概念的知识点掌握好。店铺为大家精心准备了考研计算机专业的知识要点，欢迎大家前来阅读。
考研计算机专业的重点知识
1.机系统的关键技术有：
(1)高效的通信系统;(2)并行程序设计环境;(3)负载平衡技术;(4)多种并行语言的支持;(5)全局资源的管理与利用。
2.MIMD处理机与SIMD处理机相比有哪些特点?
(1) 它有多个控制器，至少有多个指令部件，用以对各个PE实现单独的控制，而又相互协调配合。
(2) 多处理机的外围设备要能够被多个PE分别调用，因而要通过互连网络转接，而不象并行处理机的外围设备那样统一访问主存储器进行程序和数组的有规则的传送。
(3) 并行处理机由于主要完成数组向量运算，它的PE和MM之间的数据交往是比较有规则的，存储器访问的地址变换功能下必要求太高，因而互连网络的作用主要放在数据对准上，可以做得比较简单，但是，多处理机由于互连网络必须满足各个PE随机地访问主存储器的要求，所以，连接模式、频带和路径选择等问题都要复杂得多。存储映射部件对每一个PE也是必需的。
3.在对称型多处理机(SMP)系统中，解释UMA、NUMA和COMA的含义，并分别叙述它们的特点。
根据存储器和外围资源如何共享或分布，把共享存储型多处理机分为三种模型：
UMA：均匀存储器存取(Uniform-Memory-Access)模型;
NUMA：非均匀存储器存取(Nonuniform-Memory-Access)模型;
COMA：只用高速缓存的存储器结构(Cache-Only Memory Architecture)模型。
UMA多处理机模型的特点是：物理存储器被所有处理机均匀共享。所有处理机对所有存储字具有相同的存取时间。每台处理机可以有私用高速缓存,外围设备也以一定形式共享。
NUMA多处理机模型的特点是：其访问时间随存储字的位置不同而变化。其共享存储器物理上是分布在所有处理机的本地存储器上。所有本地存储器的集合组成了全局地址空间，可被所有的处理机访问。处理机访问本地存储器是比较快的，但访问属于另一台处理机的远程存储器则比较慢，因为通过互连网络会产生附加时延。
COMA多处理机模型的特点是：一种只用高速缓存的多处理机。COMA模型是NUMA机的一种特例，只是将后者中分布主存储器换成了高速缓存，在每个处理机结点上没有存储器层次结构,全部高速缓冲存储器组成了全局地址空间。远程高速缓存访问则借助于分布高速缓存目录进行。
(1) 虚拟共享存储器的其基本思想是：将物理上_______在各个处理机内的局部存储器，在逻辑上_______ ，形成一个统一的______ 来实现存储器的共享。每个处理机可以访问全局存储器的任一位置，用户可以把它当成一个_______ 。
(2) 虚拟共享存储器系统的主要优点有：_______ ;________ ;_________ ;和__________ 。
(3) 目前，实现虚拟共享存储器系统主要途径有：________ ;_________ ;和 。现有的虚拟共享存储器系统大多数采用______ 和_______ ，或采用_______ 结合起来实现。
统考计算机组成原理重难点复习指导
一、考查目标
1、理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。
2、理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。
3、能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。
二、知识点解析
在计算机组成原理方面，主要考查计算机系统基础知识、数据的表示和运算、存储器层次结构、指令系统、中央处理器、总线、输入输出系统。
1、计算机系统概述
学习计算机组成原理之前，我们先要了解计算机的发展历程，搞清楚计算机的系统层次结构，包括计算机硬件的基本组成(五大部件的构成)、计算机软件的分类，以及计算机的基本工作过程。
从体系结构上来看，有多种不同类型的计算机，那么这些不同的计算机谁好谁坏?如何评价?所以，还需要我们了解计算机性能评价指标和相关参数，包括吞吐量、响应时间;CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间;MIPS、MFLOPS等。
2、数据的表示和运算
我们日常所使用的是十进制数据，但在计算机中，除了十进制数据外，还有二进制、八进
制、十六进制表示方法，我们要掌握这些进位计数制及其相互转换的方法，要搞清楚真值(实际的数值)和机器数(计算机中表示的数值)之间的关系，特别是负数的各种表示。另外，还要理解BCD码、字符与字符串的编码方法，以及数据的校验码(奇偶校验、CRC冗余校验等)。
不管是哪种进制和校验方法，计算机中数据的表示有原码、反码、补码等方法，我们要搞清楚它们之间的关联与区别。
在计算机中对数据进行计算，分为定点表示和浮点表示。
在定点数的表示和运算方面，我们要掌握定点数的表示(无符号数的表示，有符号数的表示)和定点数的运算，包括定点数的`位移运算、原码定点数的加/减运算、补码定点数的加/减运算、定点数的乘/除运算、溢出概念和判别方法。在浮点数的表示和运算方面，我们要掌握浮点数的表示(浮点数的表示范围和IEEE754标准)和浮点数的加/减运算。
本知识点的最后一个考点就是算术逻辑单元ALU，我们要掌握串行加法器和并行加法器、算术逻辑单元ALU的功能和结构。
3、存储器层次结构
从整个计算机的存储体系来看，可以看成是一个“Cache—内存—外存”三级结构，在这个层次化结构中，我们要掌握存储器的分类以及各类存储器的基本工作原理，包括半导体随机存取存储器(SRAM、DRAM)、只读存储器(ROM)，掌握主存储器(内存)与CPU的连接和数据交换、双口RAM和多模块存储器，还有就是外存储器。
在存储器这个知识点中，2个很重要的考点是高速缓冲存储器(Cache)和虚拟存储器。
在CPU和内存之间增加一层Cache，其目的是为了解决CPU和内存的速度匹配问题。在这一点，我们要掌握程序访问的局部性原理(时间局部性、空间局部性)、Cache的基本工作原理(命中率)、Cache和主存之间的映射方式、Cache中主存块的替换算法，以及Cache写策略。
虚拟存储器的重点在于“虚拟”二字，我们要掌握虚拟存储器的基本概念及种类，包括页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器、TLB(快表)等，理解这些虚拟存储器的基本原理、碎片的处理，各种方法的优点和缺点。
4、指令系统
在指令系统知识点中，我们要掌握指令的格式(包括指令的基本格式、定长操作码指令格式、扩展操作码指令格式)和各种寻址方式，还要能够区分数据寻址和指令寻址的区别。
本知识点的另外一个重要考点就是CISC(复杂指令系统计算机)和RISC(精简指令系统计算机)，我们要掌握它们的基本概念、特征，以及它们之间的主要区别。
5、中央处理器
计算机的工作原理中央处理器，也就是我们常说的CPU。在这个知识点，我们要掌握CPU的功能和基本结构，以及工作原理，具体包括指令执行过程、数据通路的功能和基本结构、控制器的功能和工作原理(硬布线控制器、微程序控制器)。特别是在微程序控制器考点中，要掌握微程序、微指令和微命令，微指令的编码方式，以及微地址的形式方式。
在这个知识点中，一个最重要的考点是流水线(主要是指令流水线)。我们要搞清楚流水线的基本概念(包括超标量和动态流水线)，为什么需要流水线，流水线有哪些优势，哪些因素会影响流水线，等等。在这一点，有可能出现计算题，例如，求流水线的周期、求指令的执
行时间。有关流水线，还有一些评价指标，例如流水线的吞吐率、加速比等。
6、总线
总线就是一组进行互连和传输信息(指令、数据和地址)的信号线，我们要掌握总线的基本概念，总线的分类，以及总线的组成和性能指标(例如，各类总线的宽度会影响哪些部件的性能等)。
其次，就是要掌握总线仲裁方法(包括集中仲裁方式和分布仲裁方式)和总线操作和定时(包括同步定时方式和异步定时方式)。
最后，就是要对总线的标准(正式标准和工业标准)有所了解，总线标准主要规定总线的机械结构规范、功能结构规范和电气规范。
7、输入输出系统
在输入输出(I/O)系统知识点，我们首先要掌握I/O系统的基本概念，理解各种外部设备，其中包括输入设备(键盘、鼠标、扫描仪等)、输出设备(显示器、打印机等)、外存储器(硬盘存
储器、磁盘阵列、光盘存储器等)。要理解这些设备的基本工作原理和常见的性能指标。例如显示器的分辨率、磁盘的读写时间等，特别是磁盘的有关读写过程(寻道时间、等待时间等)，是一定要掌握的。

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