2017年湖南大學計算機系統考研大綱

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2017年湖南大學計算機系統考研大綱

【考查目標】

1.從程式設計師的視角全面瞭解計算機系統的基本概念,包括組合語言,底層的記憶體中的資料表示及常用運算方法、虛擬儲存器、編譯系統、動態載入庫等。瞭解如何將高階語言程式翻譯成機器語言。

2.理解單處理器計算機系統中各組成部件的基本概念、基本結構、工作原理以及相互連線方式,理解計算機系統層次化結構概念,建立計算機系統的整機概念。瞭解計算機系統的記憶體管理,快取管理,效能測量及編譯優化。

【考查內容】

一、計算機系統概述

(一)計算機發展歷程

(二)計算機系統層次結構

1.計算機硬體的基本組成

2.計算機軟體的基本組成

3.程式在機器中的儲存及編譯、執行過程。

二、資料及程式的機器級表示

(一)資訊的表示及處理

1.進位計數制及其相互轉換;字元與字串;布林運算;資料大小、定址和位元組順序。

2.C語言中的位級運算、邏輯運算及移位運算。

3.整數的表示和運算

(1)無符號數的表示;有符號數的表示;C語言中的有符號數和無符號數。

(2)無符號加法和補碼加法運算;無符號乘法及補碼乘除法運算;溢位概念和判別方法;截斷及誤差的概念。

4.浮點數的表示和運算

(1)浮點數的表示範圍;IEEE754標準

(2)浮點數的加/減運算

(3)C語言中的浮點數

(二)組合語言程式

1.掌握AT&T及Intel組合語言,能閱讀這兩種格式的組合語言程式;瞭解基於Intel處理器的暫存器結構及記憶體中資料的操作過程。

2.掌握組合語言控制執行流程,組合語言函式和系統呼叫,內聯彙編。

3.瞭解IA32及x86-64兩種機器的指令集結構。

(三)程式的機器級表示

1.能基於組合語言對程式的表示進行剖析,在記憶體與暫存器這一級別研究程式的執行過程,熟練掌握及深刻理解C語言中的經典語句:賦值、陣列、if、switch、while、for等對應的彙編機器級表示及程式執行過程。

2.陣列、結構及聯合的分配及訪問;資料對齊原則;理解指標;儲存器的越界引用及緩衝區溢位。

3.浮點程式的機器級表示。

三、處理器體系結構及優化程式效能

(一)處理器體系結構

理解計算機系統中的資料通路概念,資料通路的功能,掌握資料通路的基本結構。

(二)優化程式效能

1.瞭解如何優化程式的執行效率,包括程式碼的優化,編譯器的優化,以及CPU級別的優化,並介紹微指令的概念,功能單元上微指令的並行,程式分支的預測等。

2.掌握程式效能優化的各種方式,熟悉編譯器優化程式碼的方式,能夠在小細節上對程式進行手動優化。

(三)指令流水線

1.指令流水線的基本概念

2.流水線的效能及流水線冒險(競爭)處理技術

四、儲存器層次結構

(一)儲存器的分類、儲存器的層次化結構、儲存技術趨勢

(二)高速緩衝儲存器(Cache)

e基本工作原理

對映方式;查詢演算法;替換演算法;寫策略。

e效能分析

3.瞭解程式如何和cache打交道,不同的迴圈巢狀順序、遍歷方向等對cache命中的影響,以及如何修改迴圈巢狀順序以提高cache命中率。

(三)虛擬儲存器

1.虛擬儲存器的基本概念

2.頁式虛擬儲存器、段式虛擬儲存器、段頁式虛擬儲存器

(快表)

4.虛擬地址和實體地址的相關概念,弄得虛擬地址如何轉換為實體地址;通過IntelPentium和Linux的例項瞭解整個儲存管理機制

5.理解儲存對映、動態記憶體分配和垃圾回收機制。

五、在系統上執行程式

(一)連結

1.掌握程式的連結過程,理解靜態連結和動態連結,瞭解連結過程中使用到的技術如符號解析、重定位等。

2.瞭解所寫的程式是怎麼成為一個可執行檔案的,需要了解這中間涉及到的每一個細節,能夠排查因為連結問題而產生的程式執行錯誤。

(二)異常控制流

1.掌握異常控制的相關概念,包括中斷、陷阱、錯誤、中止等。

2.瞭解程序的概念,掌握程序級別的Exception:訊號(signal)以及作業系統處理異常的手段(上下文切換)技術,理解使用者程式和系統互動(如系統呼叫)的原理和方式。

六、匯流排

(一)匯流排概述

1.匯流排的基本概念

2.匯流排的分類

3.匯流排的組成及效能指標

(二)匯流排仲裁

1.集中仲裁方式

2.分佈仲裁方式

(三)匯流排操作和定時

1.同步定時方式

2.非同步定時方式

(四)匯流排標準

【參考教材】

[1]Randal nt David R.O’Hallaron著.龔奕利等譯.深入理解計算機系統(原書第2版).北京:機械工業出版社,2011.1

[2]William Stallings著.彭蔓蔓,吳強,任小西等譯.計算機組成與體系結構:效能設計.北京:機械工業出版社,2011.5