计算机组成原理与体系结构
软件工程专业考研科目
软件工程专业考研科目
1. 计算机组成原理与体系结构：掌握计算机硬件系统的结构和组成原理，了解指令集和存储器体系结构等相关知识。
2. 数据结构与算法分析：学习不同数据结构的存储与操作方式，掌握基本算法的设计与分析技术。
3. 操作系统原理与设计：了解操作系统的基本原理、进程管理、内存管理、文件系统等内容，熟悉操作系统设计与实现方法。
4. 编程语言原理与编译技术：学习编程语言的基本概念和设计原理，理解编译器的基本原理和构建技术。
5. 软件工程与软件项目管理：了解软件工程的基本概念、原则和流程，熟悉软件项目管理的方法和技术。
6. 数据库原理与应用：学习数据库管理系统的原理和基本技术，熟悉数据库设计与应用的方法。
7. 网络与分布式系统：掌握计算机网络的基本原理和协议，了解分布式系统的基本概念和设计原则。
8. 软件测试与质量保证：学习软件测试的基本原理、方法和工具，了解软件质量保证的相关技术。
9. 软件工程实践：通过实际项目的实践，培养学生软件开发与项目管理的能力，熟悉软件工程实践的过程与方法。
10. 人工智能与机器学习：掌握人工智能基本概念和技术，了解机器学习的基本算法和方法。
11. 软件安全与网络安全：学习软件安全和网络安全的基本概念、原理和技术，掌握常见安全问题的防范和解决方法。
12. 软件工程论文写作与学术研究方法：培养学生进行软件工程学术研究和论文撰写的能力，掌握学术研究方法和论文写作技巧。
以上为软件工程专业考研科目的一个简要概述，具体考试内容可能有所调整和补充，建议根据实际考试要求进行深入学习和准备。
计算机组成原理-(完整版)
计算机组成原理-完整版前言计算机组成原理是计算机科学中最基础的课程之一，它主要研究计算机系统的各个组成部分的原理和关系。
它是计算机科学中最基础的课程之一，也是理解其他计算机科学领域的必备基础。
本文将介绍计算机组成原理中涉及的各个方面，从处理器到内存，再到输入输出系统，以及操作系统和应用层，详细解释它们的工作原理和相互关系。
此外，我们还将介绍一些实际的例子，以帮助读者更好地理解这些概念。
计算机硬件组成处理器处理器是计算机的大脑，它是计算机中最为关键的部分之一。
处理器的任务是执行指令，它通过解码指令，再根据指令来执行相应的操作。
处理器包括控制单元和算术逻辑单元两部分。
控制单元是处理器的主控制中心，它决定了处理器要执行的操作，以及操作的顺序。
由于处理器的速度非常快，因此它能够在一个时钟周期内执行多个操作。
算术逻辑单元（ALU）则用于执行运算操作，例如加减乘除、位移等。
ALU从寄存器中读取数据，并根据指令进行相应的计算和操作。
存储器存储器用于存储计算机中的数据和指令。
存储器被分为两种类型：内存和外存。
内存是指计算机中直接可访问的存储，例如DRAM。
它是用于临时存储程序和数据的地方。
内存的访问速度非常快，但只能存储有限的数据量。
外存则是指计算机中不直接可访问的存储，例如硬盘。
它用于长期存储数据和程序。
虽然外存的访问速度相对较慢，但它能够存储大量的数据和程序。
输入输出设备输入输出设备是与计算机交互的途径，例如键盘、鼠标和显示器等。
输入设备用于将数据输入到计算机中，输出设备则用于从计算机中输出数据。
计算机系统架构冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是计算机系统的经典架构，它由储存器、算术逻辑单元、控制单元和输入输出设备组成。
程序存储在内存中，并通过控制单元来控制执行。
该体系结构具有良好的扩展性和通用性，适用于大多数计算机系统。
哈佛体系结构哈佛体系结构是一种采用不同存储器分别用于程序和数据存储的计算机系统。
计算机组成原理课后答案
计算机组成原理课后答案习题解答第一章思考题与习题1．什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？计算机系统是指计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。
硬件即指计算机的实体部分。
软件是由计算机运行所需的程序及相关文档硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要4．如何理解计算机组成和计算机体系结构？计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O 机理等等计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
5．冯·诺依曼计算机的特点是什么？(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成(5) 指令在存储器内按顺序存放。
(6) 机器以运算器为中心。
6．画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。
硬件的主要技术指标：(1) 机器字长：指 CPU 一次能处理数据的位数，通常与 CPU 的寄存器位数有关(2) 存储容量：包括主存容量和辅存容量，存放二进制代码的总数＝存储单元个数×存储字长(3) 运算速度：主频、Gibson 法、MIPS 每秒执行百万条指令、CPI 执行一条指令所需时钟周期数、FLOPS 每秒浮点运算次数7．解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
主机——是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；CPU——中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；存储字长——存储器一次存取操作的最大位数；存储容量——存储器中可存二进制代码的总量；机器字长——CPU能同时处理的数据位数；等于处理器内部寄存器位数指令字长——一条指令包含的二进制代码位数；8．解释下列英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。
计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题答案完整
第1章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
3. 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系。
答：机器语言是计算机硬件能够直接识别的语言，汇编语言是机器语言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8● 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；● 指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；●指令和数据均用二进制表示；● 指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；● 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；● 机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。
计算机组成原理
2、总线规范
每个总线标准都有详细的规范说明，一般包括以下几个部分 1）机械性能规范：模板尺寸、插头、连接器的规格及位置 等。 2）功能规范：信号线的序号、名称及功能等。 3）电气特性的规范：信号线的电平种类、动态转换时间、 负载能力等。
五、总线的性能指标
评价总线性能的优劣 1、总线宽度：主要是指数据总线的数目。如4/8/16/32/64 直接影响总线的传输率（吞吐量） 2、标准传输率（总线带宽） 单位时间内总线上传输数据的位数。以MB/S表示。 例如：某总线工作频率为8.33MHZ，总线宽度为16位，则 标准传输率为 8.33M×2B/s=16.66MB/s 3、总线定时协议（握手机制） 数据传输采用何种时钟控制。分为同步、异步、半同步、 分离式几种 4、总线控制方式：如仲裁机制、自动配置等。 5、总线复用 两种不同时出现的信号共用一组物理线路，即分时使用同 一组总线，称为总线的多路分时复用。其目的在于减少芯 片的引脚数。 6、信号线数：总线所包含的全部信号线的总数。 7、其它指标：如负载能力、电源电压、能否扩展等。
第三章 系统总线
3.1 总线概述 3.2 常用的总线标准 3.3 总线结构
3.4 总线控制
3.1 总线概述
一、为什么要用总线
机内部件间互连方式：
早期：分散连接 以运算器为核心，内部连线复杂，尤其是当I/O 与存储器交换信息时，都需要经过运算器，严重影 响CPU的工作效率。
采用存储器为核心的分散连接结构，虽采用中断、 DMA等技术，仍无法解决I/0设备与主机之间连接的 灵活性。 目前：总线连接
MAR MDR 容量 10 8 1 K × 8位 16 32 64 K × 32位
1K = 210
2 b = 1 KB 1B = 23b 221b = 256 KB 80 GB
11254计算机组成原理(一)
11254计算机组成原理(一)计算机组成原理1. 什么是计算机组成原理•计算机组成原理是指计算机硬件和软件之间的协同工作原理。
•它涉及到计算机的各个组成部分，包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等。
2. 计算机的基本组成部分•中央处理器（CPU）：负责执行指令和处理数据。
•内存：存储程序和数据。
•输入输出设备：用于与计算机进行交互和数据的输入输出。
•总线：连接CPU、内存和输入输出设备，传输数据和控制信号。
3. 计算机的工作原理•指令周期：CPU执行一条指令所经过的所有阶段的时间。
•指令流水线：将多个指令在不同阶段同时执行，以提高CPU的效率。
•指令集体系结构：描述了计算机所能执行的指令集合和指令的格式。
•冯·诺依曼结构：将指令和数据存储在同一存储器中，并通过总线传输。
4. CPU的组成和工作原理•控制单元（CU）：从内存中取指令并解码，控制各个部件的工作。
•算术逻辑单元（ALU）：执行算术和逻辑运算。
•寄存器：用于存储指令和数据中间结果。
5. 存储器的层次结构•寄存器：位于CPU内部，速度最快但容量最小。
•高速缓存存储器（Cache）：位于CPU和主存储器之间，以提供更快的数据访问速度。
•主存储器（RAM）：存储程序和数据，速度较快但容量较小。
•辅助存储器（硬盘、光盘等）：容量较大但速度较慢。
6. 输入输出设备的工作原理•输入设备：将外部数据转换为计算机可识别的格式。
•输出设备：将计算机处理后的数据转换为人类可识别的格式。
7. 总线的作用和分类•总线的作用：传输数据和控制信号。
•地址总线（Address Bus）：传输内存地址。
•数据总线（Data Bus）：传输数据。
•控制总线（Control Bus）：传输控制信号。
8. 计算机系统的性能指标•主频和时钟周期：主频表示CPU的工作速度，时钟周期是主频的倒数。
•MIPS和FLOPS：MIPS表示每秒执行百万条指令数，FLOPS表示每秒执行的浮点运算次数。
冯诺依曼计算机的基本原理
重学计算机组成原理（一）- 冯·诺依曼体系结构1 计算机的基本硬件组成早期,DIY一台计算机，要先有三大件∙CPU∙内存∙主板1.1 CPU计算机最重要的核心配件，中央处理器（Central Processing Unit）。
计算机的所有“计算”都是由CPU来进行的。
CPU是一个超级精细的印刷电路版1.2 内存（Memory）你撰写的程序、打开的浏览器、运行的游戏，都要加载到内存里才能运行。
程序读取的数据、计算得到的结果，也都要放在内存里。
内存越大，能加载的东西自然也就越多。
内存通常直接可以插在主板上，存放在内存里的程序和数据，需要被CPU读取，CPU计算完之后，还要把数据写回到内存。
然而CPU不能直接插到内存上，反之亦然。
于是，就带来了最后一个大件——主板（Motherboard）。
∙内存通常直接可以插在主板上1.3 主板主板是一个有着各种各样，有时候多达数十乃至上百个插槽的配件。
我们的CPU要插在主板上，内存也要插在主板上。
主板的芯片组（Chipset）和总线（Bus）解决了CPU和内存之间如何通信的问题。
∙芯片组控制了数据传输的流转，也就是数据从哪里到哪里的问题∙总线则是实际数据传输的高速公路。
总线速度（Bus Speed）决定了数据能传输得多快。
计算机主板上通常有着各种各样的插槽有了三大件，只要配上电源供电，计算机差不多就可以跑起来了。
但是现在还缺少各类输入（Input）/输出（Output）设备，也就是我们常说的I/O设备。
如果你用的是自己的个人电脑，那显示器肯定必不可少，只有有了显示器我们才能看到计算机输出的各种图像、文字，这也就是所谓的输出设备。
同样的，鼠标和键盘也都是必不可少的配件。
这样我才能输入文本，写下这篇文章。
它们也就是所谓的输入设备。
最后，你自己配的个人计算机，还要配上一个硬盘。
这样各种数据才能持久地保存下来。
绝大部分人都会给自己的机器装上一个机箱，配上风扇，解决灰尘和散热的问题。
计算机组成原理 课后答案
第一章计算机系统概论p.191。
1 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要?计算机系统：计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体计算机硬件：计算机的物理实体计算机软件:计算机运行所需的程序及相关资料硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可,因此同样重要1.2如何理解计算机系统的层次结构？实际机器M1向上延伸构成了各级虚拟机器,机器M1内部也可向下延伸而形成下一级的微程序机器M0，硬件研究的主要对象归结为传统机器M1和微程序机器M0,软件研究对象主要是操作系统及以上的各级虚拟机1。
3说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及其联系.机器语言是可以直接在机器上执行的二进制语言汇编语言用符号表示指令或数据所在存储单元的地址，使程序员可以不再使用繁杂而又易错的二进制代码来编写程序高级语言对问题的描述十分接近人们的习惯，并且还具有较强的通用性1。
4如何理解计算机组成和计算机体系结构？计算机体系结构是对程序员可见的计算机系统的属性计算机组成对程序员透明，如何实现计算机体系结构所体现的属性1.5冯·诺依曼计算机的特点是什么？由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成指令和数据以同一形式（二进制形式)存于存储器中指令由操作码、地址码两大部分组成指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行以运算器为中心(原始冯氏机）1。
6画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。
计算机硬件各部件运算器：ACC, MQ, ALU, X控制器：CU, IR，PC主存储器：M，MDR, MARI/O设备：设备，接口计算机技术指标：机器字长：一次能处理数据的位数，与CPU的寄存器位数有关存储容量：主存：存储单元个数×存储字长运算速度：MIPS, CPI, FLOPS1。
7解释概念主机：计算机硬件的主体部分,由CPU+MM(主存或内存)组成CPU:中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成存储单元:可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位存储元件/存储基元/存储元：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，不能单独存取存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数存储容量:存储器中可存二进制代码的总量机器字长：CPU 能同时处理的数据位数指令字长：一条指令的二进制代码位数1.8解释英文代号CPU：Central Processing UnitPC：Program CounterIR: Instruction RegisterCU: Control UnitALU: Arithmetic Logic UnitACC：AccumulatorMQ: Multiplier—Quotient RegisterX：操作数寄存器MAR: Memory Address RegisterMDR：Memory Data RegisterI/O: Input/OutputMIPS: Million Instructions Per SecondCPI: Cycle Per InstructionFLOPS：Floating-point Operation Per Second1。
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计算机组成原理与体系结构(专业基础课)
【课程编号】【课程类别】专业基础课
【学分数】【编写日期】
【学时数】（理论）（研究）【先修课程】离散数学、数字电路
【适用专业】网络通信工程
一、教学目的、任务
《计算机组成原理与体系结构》是计算机专业本科生核心硬件课程。
学习本课程应已具备数字逻辑的基本知识，并掌握数字系统的一般设计方法。
通过学习本课程，能了解计算机一般组成原理与内部运行机制，为学习本专业后继课程和进行与硬件有关的技术工作打好基础。
二、课程教学的基本要求
本课程主要讲述计算机硬件系统的基本组成原理与运行机制。
课程从组成硬件系统的五大部件出发，讲解了各组成部分的工作原理、设计方法以及构成整机系统的基本原理。
主要内容有：计算机系统概论；运算方法和运算器；存储系统；指令系统；中央处理器；系统总线和输入输出系统。
通过对计算机各部件工作原理、信息加工处理及控制过程的分析，使学生掌握基本的分析方法、设计方法和互连成整机的技术。
具备维护、使用计算机的基本技能，并为具备硬件系统的开发应用能力打下一定的基础。
三、教学内容和学时分配（）
第一章计算机系统概论学时（课堂讲授学时）
主要内容：
计算机发展简史
计算机硬件组成
计算机技术指标
软件概述
计算机系统层次结构
教学要求：
总体介绍计算机发展的历史，以及计算机的硬件和软件组成。
另外，介绍计算机在硬件层次上的结构组成。
其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：无（实验课独立开设）。
第二章运算基础数值的机器级表示学时（课堂讲授学时）
主要内容：
数制
机器数与真值
定点表示法与浮点表示法
字符与字符串的表示
汉字编码
教学要求：
掌握二进制数值和十进制数值之间的转换、掌握计算机内原码、反码、补码、移码的表示方法。
其它教学环节：习题
第三章数值的机器运算学时（课堂讲授学时）
定点数的加法、减法运算以及电路实现
定线数的乘法、除法运算以及电路实现
逻辑运算
定点运算器的基本结构与工作原理
浮点运算
教学要求：
掌握补码定点的加法和减法运算的原理及方法、掌握定点原码及补码的乘法和除法原理及方法。
掌握定点加法和减法运算电路实现、了解定点定点原码及补码的乘法和除法的电路实现。
掌握定点运算器的基本结构。
掌握浮点加减运算的原理和方法。
其它教学环节：习题
第四章存储系统和结构学时（课堂讲授学时）
主要内容：
存储系统组成
主存与组织与操作
存储系统的层次结构
高速缓冲存储器
虚拟存储器
教学要求：
掌握静态和动态存储器的实现原理、掌握主存的组织结构、掌握主存储器的位扩展、字扩展以及位字扩展的原理和方法。
掌握高速缓冲存储器的原理、三种不同的映射方式。
掌握虚拟存储器的原
理和实现方式。
其它教学环节：习题
第五章指令系统学时（课堂讲授学时）
主要内容：
指令与指令系统
和指令系统
指令流程
教学要求：
掌握指令与指令系统的原理，了解和指令系统，掌握指令流程。
其它教学环节：习题
第六章中央处理器学时（课堂讲授学时）
主要内容：
中央处理器的功能与组成
硬连线处理器
微程序控制器
中断与异常处理
中央处理器的流水线技术
教学要求：
掌握中央处理器的功能和组成。
了解硬件连线处理器。
掌握微程序控制器的原理和实现方法。
了解中断和异常。
掌握中央处理器的流水线技术。
其它教学环节：习题
第七章接口与外围设备学时（课堂讲授学时）
主要内容：
常用的输入输出设备
外存储器
外围设备与主机的定时方式和信息交互方式
教学要求：
了解常用的输入输出设备。
掌握几种常用的外部存储器的工作原理。
掌握围设备与主机的定时方式和信息交互方式。
其它教学环节：习题
第八章总线学时（课堂讲授学时）
主要内容：
总线概述
总线通信协议、总线仲裁及总线负载能力
实用的总线标准
教学要求：
掌握总线通信协议、掌握几种常用的中线仲裁方法。
掌握现行通用的总线标准——、等。
其它教学环节：习题
四、教学重点、难点及教学方法
重点：定点和浮点运算的原理和方法、主存储器的组织结构和扩展方法、高速缓冲存储器、虚拟存储器、指令和指令系统、指令流程、微程序控制器的原理、总线仲裁、中断处理机制、总线标准。
难点：高速缓冲存储器、虚拟存储器、微程序控制器的原理。
五、考核方式及成绩评定方式：考试
六、教材及参考书目
、推荐教材：
孙德文．计算机组成基础．北京：机械工业出版社，
、参考书：
[] 白中英．计算机组成原理（第三版.网络版）．北京：科学出版社，
[] 王爱英．计算机组成与结构.北京：清华大学出版社，
修（制）订人：审核人：
2010年 3 月3 日。