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.從程序員的視角全面瞭解計算機系統的基本概念,包括彙編語言,底層的內存中的數據表示及常用運算方法、虛擬存儲器、編譯系統、動態加載庫等。瞭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。瞭解計算機系統的內存管理,緩存管理,性能測量及編譯優化。

【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、數據及程序的機器級表示

(一)信息的表示及處理

1.進位計數制及其相互轉換;字符與字符串;布爾運算;數據大小、尋址和字節順序。

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;溢出概念和判別方法;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)彙編語言程序

1.掌握AT&T及Intel彙編語言,能閱讀這兩種格式的彙編語言程序;瞭解基於Intel處理器的寄存器結構及內存中數據的操作過程。

2.掌握彙編語言控制執行流程,彙編語言函數和系統調用,內聯彙編。

3.瞭解IA32及x86-64兩種機器的指令集結構。

(三)程序的機器級表示

1.能基於彙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行過程,熟練掌握及深刻理解C語言中的經典語句:賦值、數組、if、switch、while、for等對應的彙編機器級表示及程序執行過程。

2.數組、結構及聯合的分配及訪問;數據對齊原則;理解指針;存儲器的越界引用及緩衝區溢出。

3.浮點程序的機器級表示。

三、處理器體系結構及優化程序性能

(一)處理器體系結構

理解計算機系統中的數據通路概念,數據通路的功能,掌握數據通路的基本結構。

(二)優化程序性能

1.瞭解如何優化程序的執行效率,包括代碼的優化,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,程序分支的預測等。

2.掌握程序性能優化的各種方式,熟悉編譯器優化代碼的方式,能夠在小細節上對程序進行手動優化。

(三)指令流水線

1.指令流水線的基本概念

2.流水線的性能及流水線冒險(競爭)處理技術

四、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)高速緩衝存儲器(Cache)

e基本工作原理

映射方式;查找算法;替換算法;寫策略。

e性能分析

3.瞭解程序如何和cache打交道,不同的循環嵌套順序、遍歷方向等對cache命中的影響,以及如何修改循環嵌套順序以提高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

(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爲物理地址;通過IntelPentium和Linux的實例瞭解整個存儲管理機制

5.理解存儲映射、動態內存分配和垃圾回收機制。

五、在系統上運行程序

(一)鏈接

1.掌握程序的鏈接過程,理解靜態鏈接和動態鏈接,瞭解鏈接過程中使用到的技術如符號解析、重定位等。

2.瞭解所寫的程序是怎麼成爲一個可執行文件的,需要了解這中間涉及到的每一個細節,能夠排查因爲鏈接問題而產生的程序執行錯誤。

(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.瞭解進程的概念,掌握進程級別的Exception:信號(signal)以及操作系統處理異常的手段(上下文切換)技術,理解用戶程序和系統交互(如系統調用)的原理和方式。

六、總線

(一)總線概述

1.總線的基本概念

2.總線的分類

3.總線的組成及性能指標

(二)總線仲裁

1.集中仲裁方式

2.分佈仲裁方式

(三)總線操作和定時

1.同步定時方式

2.異步定時方式

(四)總線標準

【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:性能設計.北京:機械工業出版社,2011.5