2021年湖南大學考研大綱  

867 計算機系統

【考查目標】

1. 從程序員的視角全面了解計算機系統的基本概念，包括匯編語言，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。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。了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）浮點數的表示范圍；IEEE754標準

（2）浮點數的加/減運算

（3）C語言中的浮點數

（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據的操作過程。

2. 掌握匯編語言控制執行流程，匯編語言函數和系統調用，內聯匯編。

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等對應的匯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沖區溢出。

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

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、動態內存分配和垃圾回收機制。

四、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，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，能夠排查因為鏈接問題而產生的程序執行錯誤。

（二）異?？刂屏?/P>

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。

五、 輸入輸出（I/O）系統

（一） I/O系統基本概念

（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(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