计算机系统结构考试大纲(50分)
一、概述
“计算机系统结构”是计算机及相关学科的专业技术基础课程。它主要研究软件、硬件功能分配和对软件、硬件界面的确定，即确定哪些功能由软件完成，哪些功能由硬件实现。计算机系统结构是从外部来研究计算机系统。它是使用者所看到的物理计算机的抽象，编写出能够在机器上正确运行的程序所必须了解到的计算机的属性。
大纲给出了考生需掌握的计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本分析方法。涉及计算机系统结构的基本概念、指令系统、存储系统、输入输出系统、标量处理机、并行处理机和多处理机等内容。这些内容涵盖了需要考生掌握的相关概念和原理、基本结构和基本分析方法，包括在具有一定的软硬件知识基础上能综合认识计算机系统的软硬件功能分配与各种不同结构类型机器的特性和性能评价方法，以及运用系统的观点定量分析问题的方法。
二、具体内容
1、计算机系统结构的基本概念
基本概念：
多级层次结构、虚拟机器、语言的解释与翻译、计算机系统结构、经典计算机系统结构概念的实质、Flynn分类法、指令流、数据流、系统的加速比、Amdahl定律、程序的局部性原理、程序的时间局部性、程序的空间局部性、CPU性能公式、CPI、CPU时间、核心测试程序、基准测试程序套件、输入/输出方式、系列机、软件兼容、向上(下)兼容、向前(后)兼容、模拟、仿真、并行性、同时性、并发性、指令内部并行、指令级并行、线程级并行、任务级或过程级并行、作业或程序级并行、时间重叠、资源重复、资源共享、同构型(对称型)多处理机、异构型(非对称型)多处理机、分布处理系统、耦合度、松散耦合、紧密耦合
主要内容：
1) 计算机系统的多级层次结构;
2) 计算机系统结构、组成与实现;
3) 计算机系统的软硬取舍、性能评测及定量设计原理;
4) 软件、应用、器件对系统结构的影响;
5) 系统结构中的并行性发展和计算机系统的分类。
重点：
计算机系统结构、计算机组成、计算机实现三者的定义及所包含的内容;有关透明性问题的判断;软件和硬件的功能分配原则;软件可移植的途径、方法、适用场合、存在问题和对策;有关并行性的概念;系统结构中开发并行性的途径和类型。
2、计算机指令集结构设计
基本概念：
堆栈型机器、累加器型机器、通用寄存器型机器、三种类型指令集结构、通用寄存器型指令集结构的三种类型、CISC、RISC、指令集结构的完整性、指令集结构的规整性、对称性、均匀性、操作数类型、操作数表示、操作数的类型、变长编码格式、定长编码格式、混合型编码格式
主要内容：
1) 指令集结构的分类
2) 寻址方式
3) 指令集结构的功能设计
4) 操作数的类型和大小
5) 指令格式的设计
重点：
寻址方式中的再定位技术;信息在存储器中按整数边界存储的概念;操作码和指令字格式的优化;CISC指令系统的改进途径综述;RISC概念及所采用的基本技术。掌握三种编码方式，了解三种寻址方式的缺点。同时要了解CISC的问题和RISC的优点，RISC的一般设计原则及指令系统的发展方向。
3、中断、总线与I/O系统
基本概念：
中断、中断响应、中断的分类、中断的分级、中断的嵌套原则、中断的软硬件功能分配、系统可靠性、系统的失效率、系统可用性、RAID、总线、总线的分类、总线控制方式、同步总线、异步总线、通道处理机、字节多路通道、数组多路通道、选择通道、虚拟DMA、异步I/O、MTTF
主要内容：
1) 中断系统;
2) 总线系统;
3) I/O系统性能与CPU性能
4) I/O系统的可靠性和可用性
5) 廉价磁盘冗余阵列RAID
6) 通道处理机
重点：
相关的基本概念，中断系统的软硬件分配，通道处理机的流量设计。按中断处理优先次序的要求，设置中断级屏蔽位的状态，正确画出中断处理过程的示意图;通道的流量设计;画出字节多路通道响应和处理完各外部设备请求的时空图。
4、存储体系
基本概念：
存储器的三个主要指标、多级存储层次、命中率H、不命中率或失效率F、失效开销、平均访问时间TA、“Cache-主存”层次、“主存-辅存”层次、全相联映像、直接映像、组相联映像、n路组相联、相联度、随机法、先进先出法(FIFO)、最近最少使用法(LRU)、写回法、分离Cache、混合Cache、虚拟Cache、物理Cache、进程标识符字段(PID)、同义或别名、虚拟索引+物理标识方法、多字宽存储器结构、多体交叉存储器、独立存储体、体冲突、TLB
主要内容：
1) 存储体系的概念;
2) 虚拟存储器;
3) 高速缓冲存储器;
4) Cache—主存—辅存三级层次。
5) 并行主存系统
重点：
段页式和页式虚拟存储器原理;页式虚拟存储器的地址映象;LRU、FIFO、OPT替换算法;用LRU替换算法对页地址流的堆栈处理模拟及性能分析;Cache存储器的性能分析。页式和段式虚拟存储器中，虚、实地址的计算;各种页面替换算法和命中率的计算;Cache组相联映象和快替换算法的模拟;并行存储频宽的计算。
