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833 计算机专业基础综合 考试大纲
(研招考试主要考察考生分析问题与解决问题的能力,大纲所列内容为考生需掌握的基本内
容,仅供复习参考使用,考试范围不限于此)
一、 考察目标
计算机学科专业基础综合考试涵盖数据结构 和 计算机组织与体系结构等学科专业基础课
程。要求考生比较系统地掌握上述专业基础课程的基本概念、基本原理和基本方法,能够综合
运用所学的基本原理和基本方法分析、判断和解决有关理论问题和实际问题。
二、 考试形式和试卷结构
1、 试卷满分及考试时间:本试卷满分为 150 分 ,考试时间为 180 分钟
2、 答题方式:闭卷,笔试
3、 试卷内容结构:数据结构 75 分、计算机组织与体系结构 75 分
三、 考察范围
数据结构 :
【总体要求】
“数据结构” 部分 要求学生 掌握常用 的数据结构 构造和实现 方法 , 掌握基本的查找和排
序方法, 具备应用数据结构分析、设计和求解实际问题的能力 ,能够对运算过程 进行时间复杂
度和空间复杂度分析,具备采用 C或 C++ 或 Java 等编程语言设计与实现算法的能力。
(一)线性表
1)线性表的基本概念和基本操作
2)线性表的顺序存储及实现
3)线性表的链式存储及实现
4)线性表的应用
(二) 栈和队列
1)栈和队列的基本概念和基本操作
2)栈和队列的存储结构与实现
( 1)栈的顺序存储及 实现
( 2)栈的链式存储及实现
( 3)队列的链式存储及实现
( 4)循环队列的定义及实现
3)栈和队列的应用
(三) 串
1)串的基本概念和基本操作
2)串的顺序存储、链式存储及实现
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 函数计算)
(四) 数组和广义表
1)数组的基本概念和基本操作
2)数组的顺序存储
3)特殊矩阵的压缩存储、稀疏矩阵的压缩存储 及运算方法
4)广义表的基本概 念 、 存储结构 和 基本 运算
(五) 树与二叉树
1)树的基本概念
2)二叉树
( 1)二叉树的定义及性质
( 2)二叉树的顺序存储和链式存储
( 3)二叉树的先序、中序、后序遍历和层序遍历运算
( 4)线索二叉树的定义与基本运算
3)树和森林
( 1)树的存储结构
( 2)树(森林)与二叉树的相互转换
( 3)树和森林的遍历
4)哈夫曼( Huffman )树的构造 方法 与应用
(六) 图
1)图的基本概念和基本操作
2) 图的存储结构
( 1)数组表示法(邻接矩阵表示法)
( 2)邻接表表示法、逆邻接表表示法
( 3)邻接多重表 表示法
( 4)十字链表 表示法
3)图的遍历
( 1)深度优先遍历( DFS )算法 及应用
( 2)广度优先遍历( BFS )算法 及应用
4)图的应用
( 1)最小生成树求解方法( Prim 算法、 Kruskal 算法) 及应用
( 2)最短路径求解方法( Dijkstra 算法、 Floyd 算法) 及应用
( 3) AOV -网 、 拓扑排序方法 及 应用
( 4) AOE -网 、 关键路径求解方法 及应用
(七) 查找
1)查找的基本概念
2)静态查找表
( 1)无序顺序表、有序顺序表
( 2)顺序查找算法
( 3)折半查找算法、折半查找判定树的构造
3)动态查找表
( 1)二叉查找树(二叉检索树、二叉排序树)的构造及查找、插入和删除运算
( 2)平衡二叉树的构造及查找运算
( 3) B-树的特点及查找运算
( 4) B+ 树的基本概念
4)哈希表
( 1)哈希表 的基本概念
( 2)哈希表的构造及查找运算
5)查找算法的分析(平均查找长度计算)及应用
(八) 排序
1)排序的基本概念(排序过程中的基本操作、排序算法的时空复杂度及稳定性)
2)简单排序方法
( 1)直接插入排序算法
( 2)冒泡排序算法
( 3)简单选择排序算法
3)快速排序 算法
4)堆排序 算法
5)归并排序 算法
6)基数排序
( 1)多关键排序方法
( 2)链式基数排序方法及特点
7) 外部排序的基本概念
计算机组织与体系结构 :
【总体要求】
“计算机组织与体系结构”要求 学生掌握 单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、
组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念 。要求掌握计算机系统层次化
结构概念,熟悉硬件与软件之间的界面;掌握计算机数据表示的方法,包括定点数和浮点数的
表示;掌握运算器的原理和实现电路;掌握存储层次的概念,掌握不同类型存储器特性,包括
SRAM 、 DRAM 、 ROM ;掌握主存结构及基本设计方法;会解决 Cache 存储的一些基本问题;
掌握磁盘基本原理及 RAID ;掌握指 令集体系结构的基本知识和基本实现方法;熟悉中央处理
器的时序逻辑,即指令周期、 CPU 周期、节拍周期、时钟周期之间的关系;掌握中央处理器
控制器的基本设计方法,即硬布线和微程序控制,能够根据 CPU 及系统框架设计控制信号逻
辑或者编写简单微操作流程;掌握计算机输入输出系统的基本概念,程序查询方式、中断方式
和直接存储器存取方式;掌握总线的仲裁方式和特点;基本掌握并行计算机的原理和发展趋势;
基本掌握对称多处理器系统、 多计算机系统 的结构及特点;掌握流水线技术,能够计算各种流
水线的性能指标参数,分析流水线的特点,解决数据相关 的方法等;能够运用计算机组成的基
本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,并能对一些
基本部件进行简单设计。
(一) 计算机系统概论
1. 主要内容
计算机的基本组成,冯 ·诺依曼计算机原理,计算机系统的层次结构,计算机的分类及性
能描述,计算机的发展历程 。
2. 具体要求
1) 计算机的发展历史、摩尔定律
2) 计算机的基本组成
( 1) 硬件组成
( 2) 软件组成
( 3) 指令集体系结构概念
3) 冯 ·诺依曼计算机工作原理
( 1) 冯 ·诺依曼计算机结构及工作过程
( 2) 冯 ·诺依曼计算机特点
4) 计算机系统的层次结构
( 1) 层次结构图 、 各层的含义和界面定义
( 2) 计算机体系结构、 计算机 组成和 计算机 实现 的 定义
5) 计算机的分类及性能描述
( 1) Flynn 分类法
( 2) Amdahl 定律和应用
( 3) 吞吐量、响应时间
( 4) CPU 时钟周期 (或主频)、 CPI 、 CPU 时间
( 5) MIPS 、 M /G/T/P/E FLOPS
(二) 计算机系统中的数据表示
1. 主要内容
数制与编码,定点数据表示,浮点数据表示, 检错与纠错码 。
2. 具体要求
1) 数制与编码
( 1) 数制及相互转换
( 2) 真值和机器数
( 3) BCD 码
( 4) 字符与字符串
( 5) 汉字的表示
2) 定点数据表示
( 1) 无符号数的表示
( 2) 有符号数的表示
( 3) 原码、反码、补码、移码 :定义、性质,各种编码及真值之间的相互转换。
3) 浮点数据表示
( 1) 格式定义
( 2) 规格化
( 3) 表示数的 范围
( 4) IEEE754 标准
4) 检错与纠错码
( 1) 奇偶校验 码
( 2) 海明校验码
( 3) 循环冗余校验 码
(三) 运算方法与运算器
1. 主要内容
补码定点数的加 /减运算,定点数的乘 /除运算,溢出概念和判别方法,浮点数的加 /减 、
乘 、 除运算,算术逻辑单元 ALU 的结构 。
2. 具体要求
1) 补码定点数的加 /减运算
( 1) 方法,应用
( 2) 行波进位、先行进位加法器
( 3) 溢出处理和判断
2) 8421 BCD 数加法器
3) 定点数的乘 /除运算
( 1) 乘法: 原码 一位 乘法,补码 一位 乘法 ( Booth 法), 阵 列乘法器
( 2) 除法: 恢复余数 法 , 加减交替法, 阵列除法器
4) 浮点数的加 /减运算
( 1) 对阶
( 2) 尾数加减
( 3) 规格化 :左归、右归
( 4) 舍入 处理
5) 浮点数的乘 /除运算
( 1) 0操作数检查
( 2) 阶码:加 /减
( 3) 尾数:乘 /除
( 4) 运算结果 规格化 、舍入
6) 逻辑与移位运算
7) 算术逻辑单元 ALU :三种基本结构及各自特点
(四) 存储系统
1. 主要内容
存储器的分类,存储器的层次化结构,半导体随机存取存储器,主存储器与 CPU 的连接,
多模块存储器,高速缓冲存储器,虚拟存储器, 磁盘 存储器 。
2. 具体要求
1) 存储器的分类
( 1) 按照不同方式进行分类的方法
( 2) 存储器容量、速度、可靠性
2) 存储 系统的层次化结构
( 1) 具体层次化形式
( 2) 各种存储器的位置
3) 半导体存储器 : SRAM 、 DRAM 、 ROM ( EPROM 、 E2PROM 、 Flash )存储器的工作
原理、特点、适用场合。
4) 主存储器的构成方法
( 1) 字扩展方式
( 2) 位扩展方式
( 3) 位扩展+字扩展 方式
( 4) 主存地址译码电路分析与设计
5) 相联存储器 、多体交叉( 多模块 )存储器
( 1) 相联存储器 : 按内容访问 ,多个比较器并行比较。
( 2) 多体交叉( 多模块 )存储器:多体并行访问、多体交叉访问。
6) 高速缓冲存储器
( 1) 程序局部性及 Cache 工作原理
( 2) Cache 与主存地址映射与变换方式 :全相联、直接映射、组相联
a) 主 存地址划分
i. 全相联: Tag (标记、主存块号)、块内地址
ii. 直接映射: Tag (标记、区号)、 Index (索引、块号、行号)、块内地址
iii. 组相联: Tag (标记、区号、组群号)、 Index (索引、组号)、块内地址
b) Cache 命中及地址变换过程分析
( 3) Cache 替换算法
( 4) Cache 写策略 ( Cache 一致性策略)
( 5) Cache 性能测量:命中率、平均访问时间、加速比
( 6) 多级 Cache 结构
7) 虚拟存储器
( 1) 虚拟存储器的基本概念
( 2) 段式 、页式、段页式 虚拟存储器
( 3) 页式虚拟存储器 的实现
a) 多级页表
b) TLB ( 快表 、 地址转换缓存 、 转换后援缓冲器 )
8) 硬盘存储器
( 1) 磁记录原理
( 2) 磁记录方式
( 3) 磁盘的基本参数及计算
( 4) 磁盘阵列( RAID )
(五) 指令系统
1. 主要内容
指令格式,寻址方式, CISC 和 RISC 基本概念。
2. 具体要求
1) 指令类型:指令的典型分类、适用场合
2) 指令格式
( 1) 指令的基本格式
( 2) 定长操作码设计
( 3) 扩展操作码设计
( 4) 存储器操作数的大 /小端存储、边界对齐、堆栈操作、哈佛存储结构
3) 操作数的寻址方式
( 1) 有效地址的概念
( 2) 数据寻址和指令寻址
( 3) 常用寻址方式
4) CISC 和 RISC 的基本概念
( 1) RISC 的发展历程
( 2) CISC 和 RISC 的技术特点
(六) 中央处理器
1. 主要内容
CPU 的 功能和基本结构,指令执行过程,数据通路的功能和基本结构,控制器的功能和
工作原理。
2. 具体要求
1) CPU 的功能和基本结构
( 1) CPU 的主要构成部件
( 2) CPU 内的常见寄存器
( 3) CPU 内部的数据通路
2) 指令执行过程
( 1) 时序发生器
( 2) CPU 内部时序概念
( 3) 典型指令的执行过程
3) 数据通路的功能和基本结构
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)设计
( 3) 硬布线控制器结构及设计方法
( 4) 微程序控制器结构及设计方法
a) 微指令
i. 微指令的地址域:两地址格式、单地址格式、可变格式
ii. 微指令的控制域
水平型微指令 、 字段译码法
微命 令的互斥和相容
b) 微程序
c) 控制存储器容量计算
5) 多核、多线程技术的基本概念
(七) 流水线技术与指令级并行
1. 主要内容
流水线概念,流水线分类,流水线性能指标,流水线相关 (冒险) 处理,超标量 处理器 ,
超长指令字( VLIW )处理器 。
2. 具体要求
1) 流水线概念
2) 流水线分类
( 1) 不同方式的分类
( 2) 静态多功能流水线
( 3) 动态多功能流水线
3) 流水线性能指标
( 1) 时空图
( 2) 吞吐率
( 3) 加速比
( 4) 效率
4) 流水线相关 (冒险)的 判定及处理
( 1) 结构相关
( 2) 数据相关 : RAW 、 WAR 、 WAW
( 3) 控制相关
( 4) 相关处理方式
a) 结构相关: 增加资源副本 ,哈佛结构
b) 数据相关:
i. 等待( 停顿 、推后法 )
ii. 转发技术 /直通技术 /相关 直接通路
iii. 乱序 /指令流调整技术:编译器实现、硬件实现
c) 控制相关: 分支预测 技术,延迟转移技术
5) 超标量处理器概念及特点
6) 超长指令字( VLIW ) 处理器概念及特点
(八) 总线与输入输出系统
1. 主要内容
总线概述,总线仲裁,总线操作和定时,总线标准, I/O 系统基本概念,外部设备, I/O
接口, I/O 方式。
2. 具体要求
1) 总线概述
( 1) 总线的基本概念
( 2) 总线的分类
( 3) 总线的组成及性能指标
2) 总线仲裁
( 1) 集中 式 仲裁方式:菊花链方式、轮询计数 方式 、独立请求方式
( 2) 分布 式 仲裁方式
3) 总线操作和定时
( 1) 总线 读写操作
( 2) 同步定时方式
( 3) 异步定时方式
4) 总线标准
5) I/O 系统基本概念
6) 外部设备
( 1) 输入设备
( 2) 输出设备
7) I/O 接口
( 1) I/O 接口的功能和基本结构
( 2) I/O 端口及其编址
( 3) I/O 地址空间
8) I/O 方式
( 1) 程序查询方式
( 2) 程序中断方式:中断的基本概念;中断响应过程;中断处理过程 。
( 3) DMA 方式: DMA 控制器的组成; DMA 传送过程 。
( 4) 通道方式: I/O 通道的基本概念 。
(九) 并行体系结构
1. 主要内容
并行处理的基本途径,互连网络,多处理器 系统,多计算机系统 。
2. 具体要求
1) 并行处理的基本途径 : 时间重叠 、 资源重复 、 资源共享
2) 互连网络
( 1) 定 义
( 2) 基本互连网络:交叉开关网络、多级互连网络、环形网络、网格型网络
3) 多处理器系统( UMA 、 NUMA )、 对称多处理器系统 ( SMP )的 结构及特点
4) 多计算机系统 ( M PP 、集群、网格)的 结构及特点
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