2021湖南大學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專業(yè)研究生考研考試大綱 正文

【考查目標(biāo)】
1. 從程序員的視角全面了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念，包括匯編語(yǔ)言，底層的內(nèi)存中的數(shù)據(jù)表示及常用運(yùn)算方法、虛擬存儲(chǔ)器、編譯系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)加載庫(kù)等。了解如何將高級(jí)語(yǔ)言程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言。
2. 理解單處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各組成部件的基本概念、基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及相互連接方式，理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次化結(jié)構(gòu)概念，建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念。了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存管理，緩存管理，性能測(cè)量及編譯優(yōu)化。

【考查內(nèi)容】
一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述
（一）計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程
（二）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)
1. 計(jì)算機(jī)硬件的基本組成
2. 計(jì)算機(jī)軟件的基本組成
3. 程序在機(jī)器中的存儲(chǔ)及編譯、運(yùn)行過(guò)程。

二、數(shù)據(jù)及程序的機(jī)器級(jí)表示
（一）信息的表示及處理
1. 進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換；字符與字符串；布爾運(yùn)算；數(shù)據(jù)大小、尋址和字節(jié)順序。
2. C語(yǔ)言中的位級(jí)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算及移位運(yùn)算。
3．整數(shù)的表示和運(yùn)算
（1）無(wú)符號(hào)數(shù)的表示；有符號(hào)數(shù)的表示；C語(yǔ)言中的有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)。
（2）無(wú)符號(hào)加法和補(bǔ)碼加法運(yùn)算；無(wú)符號(hào)乘法及補(bǔ)碼乘除法運(yùn)算；溢出概念和判別方法；截?cái)嗉罢`差的概念。
4. 浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算
（1）浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍；IEEE754標(biāo)準(zhǔn)
（2）浮點(diǎn)數(shù)的加/減運(yùn)算
（3）C語(yǔ)言中的浮點(diǎn)數(shù)
（二）匯編語(yǔ)言程序
1. 掌握AT&T及Intel匯編語(yǔ)言，能閱讀這兩種格式的匯編語(yǔ)言程序；了解基于Intel處理器的寄存器結(jié)構(gòu)及內(nèi)存中數(shù)據(jù)的操作過(guò)程。
2. 掌握匯編語(yǔ)言控制執(zhí)行流程，匯編語(yǔ)言函數(shù)和系統(tǒng)調(diào)用，內(nèi)聯(lián)匯編。
3. 了解IA32及x86-64兩種機(jī)器的指令集結(jié)構(gòu)。
（三）程序的機(jī)器級(jí)表示
1. 能基于匯編語(yǔ)言對(duì)程序的表示進(jìn)行剖析，在內(nèi)存與寄存器這一級(jí)別研究程序的執(zhí)行過(guò)程，熟練掌握及深刻理解C語(yǔ)言中的經(jīng)典語(yǔ)句：賦值、數(shù)組、if、switch、while、for等對(duì)應(yīng)的匯編機(jī)器級(jí)表示及程序執(zhí)行過(guò)程。
2. 數(shù)組、結(jié)構(gòu)及聯(lián)合的分配及訪問(wèn)；數(shù)據(jù)對(duì)齊原則；理解指針；存儲(chǔ)器的越界引用及緩沖區(qū)溢出。

三、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)
（一）存儲(chǔ)器的分類、存儲(chǔ)器的層次化結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)技術(shù)趨勢(shì)
（二）高速緩沖存儲(chǔ)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(duì)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(chǔ)器
1. 虛擬存儲(chǔ)器的基本概念
2. 頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器、段式虛擬存儲(chǔ)器、段頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器
3. TLB（快表）
4. 虛擬地址和物理地址的相關(guān)概念，弄得虛擬地址如何轉(zhuǎn)換為物理地址；通過(guò)Intel Pentium和Linux的實(shí)例了解整個(gè)存儲(chǔ)管理機(jī)制
5．理解存儲(chǔ)映射、動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和垃圾回收機(jī)制。

四、在系統(tǒng)上運(yùn)行程序
（一）鏈接
1. 掌握程序的鏈接過(guò)程，理解靜態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)鏈接，了解鏈接過(guò)程中使用到的技術(shù)如符號(hào)解析、重定位等。
2. 了解所寫的程序是怎么成為一個(gè)可執(zhí)行文件的，需要了解這中間涉及到的每一個(gè)細(xì)節(jié)，能夠排查因?yàn)殒溄訂?wèn)題而產(chǎn)生的程序執(zhí)行錯(cuò)誤。
（二）異?？刂屏?br /> 1. 掌握異?？刂频南嚓P(guān)概念，包括中斷、陷阱、錯(cuò)誤、中止等。
2. 了解進(jìn)程的概念，掌握進(jìn)程級(jí)別的 Exception：信號(hào)（signal）以及操作系統(tǒng)處理異常的手段（上下文切換）技術(shù)，理解用戶程序和系統(tǒng)交互（如系統(tǒng)調(diào)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(shè)備
1. 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)
2. 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)
3. 外存儲(chǔ)器：硬盤存儲(chǔ)器、磁盤陣列、光盤存儲(chǔ)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(yīng)過(guò)程；中斷處理過(guò)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(guò)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)(原書第2版). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2011.1
[2] William Stallings著. 彭蔓蔓, 吳強(qiáng), 任小西等譯. 計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)：性能設(shè)計(jì). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2011.5

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