833計算機專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試大綱

（研招考試主要考察考生分析問題與解決問題的能力，大綱所列內(nèi)容為考生需掌握的基本內(nèi)容，僅供復(fù)習(xí)參考使用，考試范圍不限于此）

一、考察目標(biāo)

計算機學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試涵蓋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和計算機組織與體系結(jié)構(gòu)等學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程。要求考生比較系統(tǒng)地掌握上述專業(yè)基礎(chǔ)課程的基本概念、基本原理和基本方法，能夠綜合運用所學(xué)的基本原理和基本方法分析、判斷和解決有關(guān)理論問題和實際問題。

二、考試形式和試卷結(jié)構(gòu)

1、試卷滿分及考試時間：本試卷滿分為150分，考試時間為180分鐘

2、答題方式：閉卷，筆試

3、試卷內(nèi)容結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)75分、計算機組織與體系結(jié)構(gòu)75分

三、考察范圍

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

【總體要求】

“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”部分要求學(xué)生掌握常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造和實現(xiàn)方法，掌握基本的查找和排序方法，具備應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計和求解實際問題的能力，能夠?qū)\算過程進行時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度分析，具備采用C或C++或Java等編程語言設(shè)計與實現(xiàn)算法的能力。

（一）線性表

1）線性表的基本概念和基本操作

2）線性表的順序存儲及實現(xiàn)

3）線性表的鏈?zhǔn)酱鎯皩崿F(xiàn)

4）線性表的應(yīng)用

（二）棧和隊列

1）棧和隊列的基本概念和基本操作

2）棧和隊列的存儲結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)

（1）棧的順序存儲及實現(xiàn)

（2）棧的鏈?zhǔn)酱鎯皩崿F(xiàn)

（3）隊列的鏈?zhǔn)酱鎯皩崿F(xiàn)

（4）循環(huán)隊列的定義及實現(xiàn)

3）棧和隊列的應(yīng)用

（三）串

1）串的基本概念和基本操作

2）串的順序存儲、鏈?zhǔn)酱鎯皩崿F(xiàn)

3）串的模式匹配

（1）基本的模式匹配算法

（2）KMP模式匹配算法（模式串的next函數(shù)計算）

（四）數(shù)組和廣義表

1）數(shù)組的基本概念和基本操作

2）數(shù)組的順序存儲

3）特殊矩陣的壓縮存儲、稀疏矩陣的壓縮存儲及運算方法

4）廣義表的基本概念、存儲結(jié)構(gòu)和基本運算

（五）樹與二叉樹

1）樹的基本概念

2）二叉樹

（1）二叉樹的定義及性質(zhì)

（2）二叉樹的順序存儲和鏈?zhǔn)酱鎯?/p>

（3）二叉樹的先序、中序、后序遍歷和層序遍歷運算

（4）線索二叉樹的定義與基本運算

3）樹和森林

（1）樹的存儲結(jié)構(gòu)

（2）樹（森林）與二叉樹的相互轉(zhuǎn)換

（3）樹和森林的遍歷

4）哈夫曼（Huffman）樹的構(gòu)造方法與應(yīng)用

（六）圖

1）圖的基本概念和基本操作

2）圖的存儲結(jié)構(gòu)

（1）數(shù)組表示法（鄰接矩陣表示法）

（2）鄰接表表示法、逆鄰接表表示法

（3）鄰接多重表表示法

（4）十字鏈表表示法

3）圖的遍歷

（1）深度優(yōu)先遍歷（DFS）算法及應(yīng)用

（2）廣度優(yōu)先遍歷（BFS）算法及應(yīng)用

4）圖的應(yīng)用

（1）最小生成樹求解方法（Prim算法、Kruskal算法）及應(yīng)用

（2）最短路徑求解方法（Dijkstra算法、Floyd算法）及應(yīng)用

（3）AOV網(wǎng)、拓撲排序方法及應(yīng)用

（4）AOE網(wǎng)、關(guān)鍵路徑求解方法及應(yīng)用

（七）查找

1）查找的基本概念

2）靜態(tài)查找表

（1）無序順序表、有序順序表

（2）順序查找算法

（3）折半查找算法、折半查找判定樹的構(gòu)造

3）動態(tài)查找表

（1）二叉查找樹（二叉檢索樹、二叉排序樹）的構(gòu)造及查找、插入和刪除運算

（2）平衡二叉樹的構(gòu)造及查找運算

（3）B-樹的特點及查找運算

（4）B+樹的基本概念

4）哈希表

（1）哈希表的基本概念

（2）哈希表的構(gòu)造及查找運算

5）查找算法的分析（平均查找長度計算）及應(yīng)用

（八）排序

1）排序的基本概念（排序過程中的基本操作、排序算法的時空復(fù)雜度及穩(wěn)定性）

2）簡單排序方法

（1）直接插入排序算法

（2）冒泡排序算法

（3）簡單選擇排序算法

3）快速排序算法

4）堆排序算法

5）歸并排序算法

6）希爾排序算法

7）基數(shù)排序

（1）多關(guān)鍵排序方法

（2）鏈?zhǔn)交鶖?shù)排序方法及特點

8）外部排序的基本概念

計算機組織與體系結(jié)構(gòu):

【總體要求】

“計算機組織與體系結(jié)構(gòu)”要求學(xué)生掌握單處理器計算機系統(tǒng)中各部件的內(nèi)部工作原理、組成結(jié)構(gòu)以及相互連接方式，具有完整的計算機系統(tǒng)的整機概念。要求掌握計算機系統(tǒng)層次化結(jié)構(gòu)概念，熟悉硬件與軟件之間的界面；掌握計算機數(shù)據(jù)表示的方法，包括定點數(shù)和浮點數(shù)的表示；掌握運算器的原理和實現(xiàn)電路；掌握存儲層次的概念，掌握不同類型存儲器特性，包括SRAM、DRAM、ROM；掌握主存結(jié)構(gòu)及基本設(shè)計方法；會解決Cache存儲的一些基本問題；掌握磁盤基本原理及RAID；掌握指令集體系結(jié)構(gòu)的基本知識和基本實現(xiàn)方法；熟悉中央處理器的時序邏輯，即指令周期、CPU周期、節(jié)拍周期、時鐘周期之間的關(guān)系；掌握中央處理器控制器的基本設(shè)計方法，即硬布線和微程序控制，能夠根據(jù)CPU及系統(tǒng)框架設(shè)計控制信號邏輯或者編寫簡單微操作流程；掌握計算機輸入輸出系統(tǒng)的基本概念，程序查詢方式、中斷方式和直接存儲器存取方式；掌握總線的仲裁方式和特點；基本掌握并行計算機的原理和發(fā)展趨勢；基本掌握對稱多處理器系統(tǒng)、多計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點；掌握流水線技術(shù)，能夠計算各種流水線的性能指標(biāo)參數(shù)，分析流水線的特點，解決數(shù)據(jù)相關(guān)的方法等；能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關(guān)計算機硬件系統(tǒng)中的理論和實際問題進行計算、分析，并能對一些基本部件進行簡單設(shè)計。

（一）計算機系統(tǒng)概論

1.主要內(nèi)容

計算機的基本組成，馮·諾依曼計算機原理，計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，計算機的分類及性能描述，計算機的發(fā)展歷程。

2.具體要求

1）計算機的發(fā)展歷史、摩爾定律

2）計算機的基本組成

（1）硬件組成

（2）軟件組成

（3）指令集體系結(jié)構(gòu)概念

3）馮·諾依曼計算機工作原理

（1）馮·諾依曼計算機結(jié)構(gòu)及工作過程

（2）馮·諾依曼計算機特點

4）計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

（1）層次結(jié)構(gòu)圖、各層的含義和界面定義

（2）計算機體系結(jié)構(gòu)、計算機組成和計算機實現(xiàn)的定義

5）計算機的分類及性能描述

（1）Flynn分類法

（2）Amdahl定律和應(yīng)用

（3）吞吐量、響應(yīng)時間

（4）CPU時鐘周期（或主頻）、CPI、CPU時間

（5）MIPS、M/G/T/P/EFLOPS

（二）計算機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)表示

1.主要內(nèi)容

數(shù)制與編碼，定點數(shù)據(jù)表示，浮點數(shù)據(jù)表示，檢錯與糾錯碼。

2.具體要求

1）數(shù)制與編碼

（1）數(shù)制及相互轉(zhuǎn)換

（2）真值和機器數(shù)

（3）BCD碼

（4）字符與字符串

（5）漢字的表示

2）定點數(shù)據(jù)表示

（1）無符號數(shù)的表示

（2）有符號數(shù)的表示

（3）原碼、反碼、補碼、移碼：定義、性質(zhì)，各種編碼及真值之間的相互轉(zhuǎn)換。

3）浮點數(shù)據(jù)表示

（1）格式定義

（2）規(guī)格化

（3）表示數(shù)的范圍

（4）IEEE754標(biāo)準(zhǔn)

4）檢錯與糾錯碼

（1）奇偶校驗碼

（2）海明校驗碼

（3）循環(huán)冗余校驗碼

（三）運算方法與運算器

1.主要內(nèi)容

補碼定點數(shù)的加/減運算，定點數(shù)的乘/除運算，溢出概念和判別方法，浮點數(shù)的加/減、乘、除運算，算術(shù)邏輯單元ALU的結(jié)構(gòu)。

2.具體要求

1）補碼定點數(shù)的加/減運算

（1）方法，應(yīng)用

（2）行波進位、先行進位加法器

（3）溢出處理和判斷

2）8421 BCD數(shù)加法器

3）定點數(shù)的乘/除運算

（1）乘法：原碼一位乘法，補碼一位乘法（Booth法），陣列乘法器

（2）除法：恢復(fù)余數(shù)法，加減交替法，陣列除法器

4）浮點數(shù)的加/減運算

（1）對階

（2）尾數(shù)加減

（3）規(guī)格化：左歸、右歸

（4）舍入處理

5）浮點數(shù)的乘/除運算

（1）0操作數(shù)檢查

（2）階碼：加/減

（3）尾數(shù)：乘/除

（4）運算結(jié)果規(guī)格化、舍入

6）邏輯與移位運算

7）算術(shù)邏輯單元ALU：三種基本結(jié)構(gòu)及各自特點

（四）存儲系統(tǒng)

1.主要內(nèi)容

存儲器的分類，存儲器的層次化結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體隨機存取存儲器，主存儲器與CPU的連接，

多模塊存儲器，高速緩沖存儲器，虛擬存儲器，磁盤存儲器。

2.具體要求

1）存儲器的分類

（1）按照不同方式進行分類的方法

（2）存儲器容量、速度、可靠性

2）存儲系統(tǒng)的層次化結(jié)構(gòu)

（1）具體層次化形式

（2）各種存儲器的位置

3）半導(dǎo)體存儲器：SRAM、DRAM、ROM（EPROM、E2PROM、Flash）存儲器的工作原理、特點、適用場合。

4）主存儲器的構(gòu)成方法

（1）字擴展方式

（2）位擴展方式

（3）位擴展＋字擴展方式

（4）主存地址譯碼電路分析與設(shè)計

5）相聯(lián)存儲器、多體交叉（多模塊）存儲器

（1）相聯(lián)存儲器：按內(nèi)容訪問，多個比較器并行比較。

（2）多體交叉（多模塊）存儲器：多體并行訪問、多體交叉訪問。

6）高速緩沖存儲器

（1）程序局部性及Cache工作原理

（2）Cache與主存地址映射與變換方式：全相聯(lián)、直接映射、組相聯(lián)

a)主存地址劃分

i.全相聯(lián)：Tag（標(biāo)記、主存塊號）、塊內(nèi)地址

ii.直接映射：Tag（標(biāo)記、區(qū)號）、Index（索引、塊號、行號）、塊內(nèi)地址

iii.組相聯(lián)：Tag（標(biāo)記、區(qū)號、組群號）、Index（索引、組號）、塊內(nèi)地址

b)Cache命中及地址變換過程分析

（3）Cache替換算法

（4）Cache寫策略（Cache一致性策略）

（5）Cache性能測量：命中率、平均訪問時間、加速比

（6）多級Cache結(jié)構(gòu)

7）虛擬存儲器

（1）虛擬存儲器的基本概念

（2）段式、頁式、段頁式虛擬存儲器

（3）頁式虛擬存儲器的實現(xiàn)

a)多級頁表

b)TLB（快表、地址轉(zhuǎn)換緩存、轉(zhuǎn)換后援緩沖器）

8）硬盤存儲器

（1）磁記錄原理

（2）磁記錄方式

（3）磁盤的基本參數(shù)及計算

（4）磁盤陣列（RAID）

（五）指令系統(tǒng)

1.主要內(nèi)容

指令格式，尋址方式，CISC和RISC基本概念。

2.具體要求

1）指令類型：指令的典型分類、適用場合

2）指令格式

（1）指令的基本格式

（2）定長操作碼設(shè)計

（3）擴展操作碼設(shè)計

（4）存儲器操作數(shù)的大/小端存儲、邊界對齊、堆棧操作、哈佛存儲結(jié)構(gòu)

3）操作數(shù)的尋址方式

（1）有效地址的概念

（2）數(shù)據(jù)尋址和指令尋址

（3）常用尋址方式

4）CISC和RISC的基本概念

（1）RISC的發(fā)展歷程

（2）CISC和RISC的技術(shù)特點

（六）中央處理器

1.主要內(nèi)容

CPU的功能和基本結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行過程，數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)，控制器的功能和工作原理。

2.具體要求

1）CPU的功能和基本結(jié)構(gòu)

（1）CPU的主要構(gòu)成部件

（2）CPU內(nèi)的常見寄存器

（3）CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)通路

2）指令執(zhí)行過程

（1）時序發(fā)生器

（2）CPU內(nèi)部時序概念

（3）典型指令的執(zhí)行過程

3）數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)

4）控制器的功能和工作原理

（1）微操作、微命令

（2）微操作和微命令序列（流程）設(shè)計

（3）硬布線控制器結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法

（4）微程序控制器結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法

a)微指令

i.微指令的地址域：兩地址格式、單地址格式、可變格式

ii.微指令的控制域

?水平型微指令、字段譯碼法

?微命令的互斥和相容

b)微程序

c)控制存儲器容量計算

5）多核、多線程技術(shù)的基本概念

（七）流水線技術(shù)與指令級并行

1.主要內(nèi)容

流水線概念，流水線分類，流水線性能指標(biāo)，流水線相關(guān)（冒險）處理，超標(biāo)量處理器，超長指令字（VLIW）處理器。

2.具體要求

1）流水線概念

2）流水線分類

（1）不同方式的分類

（2）靜態(tài)多功能流水線

（3）動態(tài)多功能流水線

3）流水線性能指標(biāo)

（1）時空圖

（2）吞吐率

（3）加速比

（4）效率

4）流水線相關(guān)（冒險）的判定及處理

（1）結(jié)構(gòu)相關(guān)

（2）數(shù)據(jù)相關(guān)：RAW、WAR、WAW

（3）控制相關(guān)

（4）相關(guān)處理方式

a)結(jié)構(gòu)相關(guān)：增加資源副本，哈佛結(jié)構(gòu)

b)數(shù)據(jù)相關(guān)：

i.等待（停頓、推后法）

ii.轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)/直通技術(shù)/相關(guān)直接通路

iii.亂序/指令流調(diào)整技術(shù)：編譯器實現(xiàn)、硬件實現(xiàn)

c)控制相關(guān)：分支預(yù)測技術(shù)，延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)

5）超標(biāo)量處理器概念及特點

6）超長指令字（VLIW）處理器概念及特點

（八）總線與輸入輸出系統(tǒng)

1.主要內(nèi)容

總線概述，總線仲裁，總線操作和定時，總線標(biāo)準(zhǔn)，I/O系統(tǒng)基本概念，外部設(shè)備，I/O接口，I/O方式。

2.具體要求

1）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(biāo)

2）總線仲裁

（1）集中式仲裁方式：菊花鏈方式、輪詢計數(shù)方式、獨立請求方式

（2）分布式仲裁方式

3）總線操作和定時

（1）總線讀寫操作

（2）同步定時方式

（3）異步定時方式

4）總線標(biāo)準(zhǔn)

5）I/O系統(tǒng)基本概念

6）外部設(shè)備

（1）輸入設(shè)備

（2）輸出設(shè)備

7）I/O接口

（1）I/O接口的功能和基本結(jié)構(gòu)

（2）I/O端口及其編址

（3）I/O地址空間

8）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)過程；中斷處理過程。

（3）DMA方式：DMA控制器的組成；DMA傳送過程。

（4）通道方式：I/O通道的基本概念。

（九）并行體系結(jié)構(gòu)

1.主要內(nèi)容

并行處理的基本途徑，互連網(wǎng)絡(luò)，多處理器系統(tǒng)，多計算機系統(tǒng)。

2.具體要求

1）并行處理的基本途徑：時間重疊、資源重復(fù)、資源共享

2）互連網(wǎng)絡(luò)

（1）定義

（2）基本互連網(wǎng)絡(luò)：交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、多級互連網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)

3）多處理器系統(tǒng)（UMA、NUMA）、對稱多處理器系統(tǒng)（SMP）的結(jié)構(gòu)及特點

4）多計算機系統(tǒng)（MPP、集群、網(wǎng)格）的結(jié)構(gòu)及特點

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