2022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*计算机考研大纲的计算机组成原理部分，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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目 录

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 计算机的分类与发展方向2

1.1.4 本节习题精选3

1.1.5 答案与解析3

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 计算机硬件的基本组成4

1.2.3 计算机软件的分类6

1.2.4 计算机的工作过程7

1.2.5 计算机系统的多级层次结构8

1.2.6 本节习题精选9

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 真值和机器数27

*2.1.3 BCD码27

2.1.4 字符与字符串27

*2.1.5 校验码28

2.1.6 本节习题精选31

2.1.7 答案与解析33

2.2 定点数的表示与运算35

2.2.1 定点数的表示35

2.2.2 定点数的运算38

2.2.3 C语言中的整数类型及类型转换44

2.2.4 数据的存储和排列46

2.2.5 本节习题精选47

2.2.6 答案与解析54

2.3 浮点数的表示与运算62

2.3.1 浮点数的表示62

2.3.2 浮点数的加减运算65

2.3.3 本节习题精选66

2.3.4 答案与解析71

2.4 算术逻辑单元（ALU）78

2.4.1 串行加法器和并行加法器79

2.4.2 算术逻辑单元的功能和结构82

2.4.3 本节习题精选83

2.4.4 答案与解析84

2.5 本章小结85

2.6 常见问题和易混淆知识点86

第3章 存储系统89

3.1 存储器概述90

3.1.1 存储器的分类90

3.1.2 存储器的性能指标91

3.1.3 本节习题精选91

3.1.4 答案与解析92

3.2 存储器的层次化结构93

3.2.1 多级存储系统93

3.2.2 本节习题精选93

3.2.3 答案与解析94

3.3 半导体随机存储器95

3.3.1 SRAM和DRAM95

3.3.2 只读存储器98

3.3.3 主存储器的基本组成98

3.3.4 本节习题精选99

3.3.5 答案与解析101

3.4 主存储器与CPU的连接103

3.4.1 连接原理103

3.4.2 主存容量的扩展104

3.4.3 存储芯片的地址分配和片选105

3.4.4 存储器与CPU的连接106

3.4.5 本节习题精选107

3.4.6 答案与解析109

3.5 双端口RAM和多模块存储器114

3.5.1 双端口RAM114

3.5.2 多模块存储器114

3.5.3 本节习题精选116

3.5.4 答案与解析117

3.6 高速缓冲存储器120

3.6.1 程序访问的局部性原理120

3.6.2 Cache的基本工作原理121

3.6.3 Cache和主存的映射方式122

3.6.4 Cache中主存块的替换算法125

3.6.5 Cache写策略126

3.6.6 本节习题精选127

3.6.7 答案与解析131

3.7 虚拟存储器138

3.7.1 虚拟存储器的基本概念138

3.7.2 页式虚拟存储器138

3.7.3 段式虚拟存储器141

3.7.4 段页式虚拟存储器142

3.7.5 虚拟存储器与Cache的比较142

3.7.6 本节习题精选142

3.7.7 答案与解析146

3.8 本章小结151

3.9 常见问题和易混淆知识点151

第4章 指令系统153

4.1 指令格式153

4.1.1 指令的基本格式153

4.1.2 定长操作码指令格式155

4.1.3 扩展操作码指令格式155

4.1.4 指令的操作类型156

4.1.5 本节习题精选156

4.1.6 答案与解析158

4.2 指令的寻址方式161

4.2.1 指令寻址和数据寻址161

4.2.2 常见的数据寻址方式162

4.2.3 X86汇编指令入门165

4.2.4 本节习题精选170

4.2.5 答案与解析178

4.3 CISC和RISC的基本概念184

4.3.1 复杂指令系统计算机（CISC）184

4.3.2 精简指令系统计算机（RISC）185

4.3.3 CISC和RISC的比较185

4.3.4 本节习题精选186

4.3.5 答案与解析186

4.4 本章小结187

4.5 常见问题和易混淆知识点188

第5章 中央处理器189

5.1 CPU的功能和基本结构189

5.1.1 CPU的功能189

5.1.2 CPU的基本结构190

5.1.3 本节习题精选191

5.1.4 答案与解析193

5.2 指令执行过程195

5.2.1 指令周期195

5.2.2 指令周期的数据流196

5.2.3 指令执行方案197

5.2.4 本节习题精选198

5.2.5 答案与解析200

5.3 数据通路的功能和基本结构202

5.3.1 数据通路的功能202

5.3.2 数据通路的基本结构202

5.3.3 本节习题精选203

5.3.4 答案与解析208

5.4 控制器的功能和工作原理214

5.4.1 控制器的结构和功能214

5.4.2 硬布线控制器214

5.4.3 微程序控制器218

5.4.4 本节习题精选224

5.4.5 答案与解析227

5.5 指令流水线231

5.5.1 指令流水线的基本概念231

5.5.2 流水线的分类233

5.5.3 影响流水线的因素234

5.5.4 流水线的性能指标235

5.5.5 超标量流水线的基本概念236

5.5.6 本节习题精选237

5.5.7 答案与解析242

5.6 本章小结249

5.7 常见问题和易混淆知识点249

第6章 总线251

6.1 总线概述251

6.1.1 总线基本概念251

6.1.2 总线的分类252

6.1.3 系统总线的结构252

6.1.4 总线的性能指标253

6.1.5 本节习题精选254

6.1.6 答案与解析256

*6.2 总线仲裁259

6.2.1 集中仲裁方式259

6.2.2 分布仲裁方式261

6.2.3 本节习题精选262

6.2.4 答案与解析262

6.3 总线操作和定时263

6.3.1 总线传输的4个阶段263

6.3.2 同步定时方式263

6.3.3 异步定时方式264

6.3.4 本节习题精选264

6.3.5 答案与解析265

6.4 总线标准266

6.4.1 常见的总线标准266

6.4.2 本节习题精选267

6.4.3 答案与解析268

6.5 本章小结268

6.6 常见问题和易混淆知识点269

第7章 输入/输出系统270

7.1 I/O系统基本概念270

7.1.1 输入/输出系统270

7.1.2 I/O控制方式271

7.1.3 本节习题精选271

7.1.4 答案与解析271

7.2 外部设备272

7.2.1 输入设备272

7.2.2 输出设备272

7.2.3 外存储器274

7.2.4 本节习题精选276

7.2.5 答案与解析277

7.3 I/O接口279

7.3.1 I/O接口的功能279

7.3.2 I/O接口的基本结构280

7.3.3 I/O接口的类型280

7.3.4 I/O端口及其编址281

7.3.5 本节习题精选281

7.3.6 答案与解析282

7.4 I/O方式283

7.4.1 程序查询方式283

7.4.2 程序中断方式284

7.4.3 DMA方式288

7.4.4 本节习题精选291

7.4.5 答案与解析298

7.5 本章小结306

7.6 常见问题和易混淆知识点307

参考文献309