2021湖南大學計算機系統(tǒng)專業(yè)研究生考研考試大綱 正文

【考查目標】
1. 從程序員的視角全面了解計算機系統(tǒng)的基本概念，包括匯編語言，底層的內存中的數(shù)據表示及常用運算方法、虛擬存儲器、編譯系統(tǒng)、動態(tài)加載庫等。了解如何將高級語言程序翻譯成機器語言。
2. 理解單處理器計算機系統(tǒng)中各組成部件的基本概念、基本結構、工作原理以及相互連接方式，理解計算機系統(tǒng)層次化結構概念，建立計算機系統(tǒng)的整機概念。了解計算機系統(tǒng)的內存管理，緩存管理，性能測量及編譯優(yōu)化。

【考查內容】
一、計算機系統(tǒng)概述
（一）計算機發(fā)展歷程
（二）計算機系統(tǒng)層次結構
1. 計算機硬件的基本組成
2. 計算機軟件的基本組成
3. 程序在機器中的存儲及編譯、運行過程。

二、數(shù)據及程序的機器級表示
（一）信息的表示及處理
1. 進位計數(shù)制及其相互轉換；字符與字符串；布爾運算；數(shù)據大小、尋址和字節(jié)順序。
2. C語言中的位級運算、邏輯運算及移位運算。
3．整數(shù)的表示和運算
（1）無符號數(shù)的表示；有符號數(shù)的表示；C語言中的有符號數(shù)和無符號數(shù)。
（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；溢出概念和判別方法；截斷及誤差的概念。
4. 浮點數(shù)的表示和運算
（1）浮點數(shù)的表示范圍；IEEE754標準
（2）浮點數(shù)的加/減運算
（3）C語言中的浮點數(shù)
（二）匯編語言程序
1. 掌握AT&T及Intel匯編語言，能閱讀這兩種格式的匯編語言程序；了解基于Intel處理器的寄存器結構及內存中數(shù)據的操作過程。
2. 掌握匯編語言控制執(zhí)行流程，匯編語言函數(shù)和系統(tǒng)調用，內聯(lián)匯編。
3. 了解IA32及x86-64兩種機器的指令集結構。
（三）程序的機器級表示
1. 能基于匯編語言對程序的表示進行剖析，在內存與寄存器這一級別研究程序的執(zhí)行過程，熟練掌握及深刻理解C語言中的經典語句：賦值、數(shù)組、if、switch、while、for等對應的匯編機器級表示及程序執(zhí)行過程。
2. 數(shù)組、結構及聯(lián)合的分配及訪問；數(shù)據對齊原則；理解指針；存儲器的越界引用及緩沖區(qū)溢出。

三、存儲器層次結構
（一）存儲器的分類、存儲器的層次化結構、存儲技術趨勢
（二）高速緩沖存儲器（Cache）
1. Cache基本工作原理
映射方式；查找算法；替換算法；寫策略。
2. Cache性能分析
3.了解程序如何和cache打交道，不同的循環(huán)嵌套順序、遍歷方向等對cache命中的影響，以及如何修改循環(huán)嵌套順序以提高cache命中率。
（三）虛擬存儲器
1. 虛擬存儲器的基本概念
2. 頁式虛擬存儲器、段式虛擬存儲器、段頁式虛擬存儲器
3. TLB（快表）
4. 虛擬地址和物理地址的相關概念，弄得虛擬地址如何轉換為物理地址；通過Intel Pentium和Linux的實例了解整個存儲管理機制
5．理解存儲映射、動態(tài)內存分配和垃圾回收機制。

四、在系統(tǒng)上運行程序
（一）鏈接
1. 掌握程序的鏈接過程，理解靜態(tài)鏈接和動態(tài)鏈接，了解鏈接過程中使用到的技術如符號解析、重定位等。
2. 了解所寫的程序是怎么成為一個可執(zhí)行文件的，需要了解這中間涉及到的每一個細節(jié)，能夠排查因為鏈接問題而產生的程序執(zhí)行錯誤。
（二）異常控制流
1. 掌握異?？刂频南嚓P概念，包括中斷、陷阱、錯誤、中止等。
2. 了解進程的概念，掌握進程級別的 Exception：信號（signal）以及操作系統(tǒng)處理異常的手段（上下文切換）技術，理解用戶程序和系統(tǒng)交互（如系統(tǒng)調用）的原理和方式。

五、 輸入輸出（I/O）系統(tǒng)
（一） I/O系統(tǒng)基本概念
（二） 外部設備
1. 輸入設備：鍵盤、鼠標
2. 輸出設備：顯示器、打印機
3. 外存儲器：硬盤存儲器、磁盤陣列、光盤存儲器
（三） I/O方式
1. 程序查詢方式
2. 程序中斷方式
中斷的基本概念；中斷響應過程；中斷處理過程；多重中斷和中斷屏蔽的概念。
3. DMA方式
DMA控制器的組成；DMA傳送過程。
4. 通道方式
【參考教材】
[1] Randal E. Bryant David R. O’Hallaron著. 龔奕利等譯. 深入理解計算機系統(tǒng)(原書第2版). 北京：機械工業(yè)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：性能設計. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2011.5

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