編輯推薦
適讀人群 :參加計算機考研的學生 天勤論壇全力奉獻,“統考”與“非統考”知識點全覆蓋,配套的移動端學習軟件,可實現在綫刷題、視頻課程學習、學習圈交流等,讓計算機專業課的復習變得更加簡單、高效。 本書較第三版有瞭重大更新: 1. 提供瞭配套的移動端學習軟件,學習不再有地點和時間的限製; 2. 書籍所有內容嚴格按照大綱知識點進行劃分,哪裏不懂就拿齣口袋題庫掃一掃書中的二維碼,即可獲得學長學姐的知識點視頻講解以及該知識點的筆記、心得等寶貴學習資源; 3. 基於口袋題庫的學習記錄,個性化推薦適閤你的題庫,學習變得更加高效; 4. 將近一年來答疑的精華內容再一次融入瞭知識點講解,使其更加完善。
內容簡介
《2017版計算機組成原理高分筆記(第5版)》針對近幾年全國計算機學科專業綜閤考試大綱的“計算機組成原理”部分進行瞭深入解讀,以一種獨創的方式對考試大綱知識點進行瞭講解,即從考生的視角剖析知識難點;以通俗易懂的語言取代晦澀難懂的專業術語;以成功考生的親身經曆指引復習方嚮;以風趣幽默的筆觸緩解考研壓力。讀者對書中的知識點講解有任何疑問都可與作者進行在綫互動,以便及時解決復習中的疑難點,提高復習效率。
根據計算機專業研究生入學考試形勢的變化(逐漸實行非統考),書中對大量非統考知識點進行瞭講解,使《2017版計算機組成原理高分筆記(第5版)》所包含的知識點除覆蓋統考大綱的所有內容外,還包括瞭各大自主命題高校所要求的知識點。
《2017版計算機組成原理高分筆記(第5版)》可作為參加計算機專業研究生入學考試的復習指導用書(包括統考和非統考),也可作為全國各大高校計算機專業或非計算機專業的學生學習“計算機組成原理”課程的輔導用書。
內頁插圖
精彩書評
★如果你是毫無基礎或者基礎薄弱,特彆是跨考計算機專業的同學,那麼我誠摯地嚮你推薦“高分筆記係列”書籍,它以通俗易懂的講解讓你快速入門,使你更有信心打敗計算機考研中專業課這個攔路虎,從而分齣更多時間和精力復習公共課,最終取得理想的成績!
——孫景潤(總分401,專業課120,跨考浙大計算機)
★天勤的《八套考研模擬捲》,正如書中所述,原創之逼近真題程度,特彆是知識點總結,在我的腦海形成瞭完整的知識體係。本人的跨考之路深受其恩惠,在此推薦給大傢。有天勤作伴的你,隻需要用心研讀&&用心筆記,就可以return success瞭。
——許利寜(總分380,專業課127,跨考清華計算機)
★對於計算機專業的同學,復習關鍵在“點”。“高分筆記係列”針對於各個點的把握非常全麵,結構清晰,詳略得當。一遍詳讀深刻理解,一遍泛讀過濾點滴,一遍速讀查補缺漏,事可成矣!
——楊學軼(總分384,專業課129,報考北航計算機)
目錄
序
前言
第1章計算機係統概述
大綱要求
考點與要點分析
核心考點
基礎要點
本章知識體係框架圖
知識點講解
1.1計算機的發展曆程
知識點1入門知識
入門知識1:門電路
入門知識2:三態門
入門知識3:片選譯碼器
入門知識4:那些可怕的專業術語
入門知識5:與存儲相關的那些名詞
入門知識6:與字、字長相關的那些名詞
入門知識7:與周期相關的那些名詞
知識點2計算機的發展曆史
1.2計算機係統層次結構
知識點3計算機硬件的基本組成
知識點4計算機軟件的分類
知識點5計算機的工作過程
知識點6計算機係統的層次結構
知識點7計算機係統的基本組成
1.3計算機性能指標
知識點8計算機性能指標
習題
習題答案
第2章數據的錶示和運算
大綱要求
考點與要點分析
核心考點
基礎要點
本章知識體係框架圖
知識點講解
2.1數製與編碼
知識點9進位計數製及其相互轉換
知識點10真值和機器數
知識點11 BCD碼
知識點12字符和字符串
知識點13校驗碼
2.2定點數的錶示和運算
知識點14定點數的錶示
知識點15定點數的運算
2.3浮點數的錶示和運算
知識點16浮點數的錶示
知識點17浮點數的加/減運算
2.4算術邏輯單元
知識點18 串行加法器和並行加法器
知識點19算術邏輯單元的功能和結構
習題
習題答案
第3章存儲器層次結構
大綱要求
考點與要點分析
核心考點
基礎要點
本章知識體係框架圖
知識點講解
3.1存儲器的分類
知識點20存儲器的分類
3.2存儲器的層次化結構
知識點21 存儲器的層次化結構
3.3半導體隨機存取存儲器
知識點22半導體隨機存取存儲器基本概念
知識點23 S凡w
知識點24 D融蝴
知識點25隻讀存儲器
知識點26 Flash存儲器
3.4 主存儲器與CPU的連接
知識點27主存儲器與CPU的連接
3.5 雙口RAM和多模塊存儲器
知識點28雙口RAM和多模塊存儲器
3.6高速緩衝存儲器
知識點29 Cache的基本工作原理
知識點30 Cache和主存之間的映射方式
知識點31 Cache中主存塊的替換算法
知識點32 Cache寫操作策略
3.7虛擬存儲器
知識點33虛擬存儲器的基本概念
知識點34頁式虛擬存儲器
知識點35段式虛擬存儲器
知識點36段頁式虛擬存儲器
知識點37 TLB(快錶)
3.8外存儲器
知識點38外存儲器
習題
習題答案
第4章指令係統
大綱要求
考點與要點分析
核心考點
基礎要點
本章知識體係框架圖
知識點講解
4.1指令格式
知識點39指令的基本格式
知識點40定長操作碼指令格式
知識點41 不定長操作碼指令格式
4.2指令的尋址方式
知識點42數據尋址和指令尋址
知識點43 常見尋址方式
4.3 CISC和RISC的基本概念
知識點44 CISC和RISC的基本概念
習題
習題答案
第5章中央處理器
大綱要求
考點與要點分析
核心考點
基礎要點 -
本章知識體係框架圖
知識點講解
5.1 CPU的功能和基本結構
知識點45 CPU的功能
知識點46 CPU的基本結構
知識點47 CPU中的主要寄存器
5.2指令執行過程
知識點48指令周期
知識點49指令的執行過程與信息流
5.3數據通路的功能和基本結構(瞭解即可)
知識點50數據通路的功能和基本結構
5.4控製器的功能和工作原理
知識點51 控製單元的功能
知識點52控製單元的設計
5.5指令流水綫
知識點53指令流水綫的基本概念
知識點54指令流水綫的基本實現
知識點55超標量和動態流水綫的基本概念
5.6中斷係統 -
知識點56中斷係統
習題
習題答案
第6章總綫
大綱要求
考點與要點分析
核心考點
基礎要點
本章知識體係框架圖
知識點講解
6.1總綫概述
知識點57總綫的基本概念
知識點58總綫的分類
知識點59總綫的組成及性能指標
知識點60總綫的結構
6.2總綫仲裁
知識點61 集中仲裁方式
知識點62分布仲裁方式
6.3 總綫操作和定時
知識點63總綫周期的概念
知識點64同步定時方式
知識點65異步定時方式
6.4總綫標準
知識點66總綫標準
習題
習題答案
第7章輸入/輸齣係統
大綱要求
考點與要點分析
核心考點
基礎要點
本章知識體係框架圖
知識點講解
7.1 110係統基本概念
知識點67 110係統基本概念
7.2外部設備
知識點68 110設備分類
知識點69輸入設備
知識點70輸齣設備
7.3110接口(I/O控製器)
知識點71 110接口基礎知識
知識點72 110接口的功能和基本結構
知識點73 110端口及其編址
7.4 110方式
知識點74程序查詢方式
知識點75程序中斷方式
知識點76 DMA方式
習題
習題答案
第8章非統考高校知識點補充
知識點77浮點數的錶示範圍
知識點78浮點數的乘除法運算
附錄
附錄A曆年真題分值、考點統計錶
附錄B曆年真題考點索引錶
參考文獻
前言/序言
前 言 高分筆記係列書籍包括《數據結構高分筆記》《計算機組成原理高分筆記》《操作係統高分筆記》和《計算機網絡高分筆記》等,是一套針對計算機考研的輔導書。它們於2010年夏天誕生於一群考生之手,其寫作風格特色突齣,錶現為:以學生的視角剖析知識難點;以通俗易懂的語言取代晦澀難懂的專業術語;以成功考生的親身經曆指引復習方嚮;以風趣幽默的筆觸緩解考研壓力。該叢書從成書的那一日起就不斷接受讀者的反饋意見,為瞭更好地與讀者溝通,成立瞭天勤論壇(www.csbiji.com),論壇名取自古訓“天道酬勤”,以明示考生考研之路艱辛,其成功非勤而無以至。論壇專門為該叢書開設瞭答疑專區,以彌補書中講解的百密一疏;勘誤專區,讓考生成為作者的一部分,實時發現書中的不足以便及時糾正;讀者迴饋專區,保留最真實的留言,用考生自己的聲音嚮新人展示高分筆記的特色。 相信該叢書帶給考生的將是更高效、更明確、更輕鬆、更愉快的復習過程。 本書特色: 1.通俗易懂,貼近大綱為瞭讓考生更加輕鬆地學習和理解操作係統考研相關知識點,本書按照大綱順序,對每個知識點都進行瞭講解。對於某些難點和重點進行瞭比較詳細的講解,意在幫助考生更好地學習和理解。在習題中,基本每個題目都有很詳細的解答,有難度或者有技巧的題目都有很詳盡的解釋,意在幫助考生迴憶並掌握知識點。 2.集眾人意見,不斷完善天勤論壇作為一個計算機考研學習交流平颱,每年都會有很多考生提齣很好的建議或指齣書中的不足,筆者將這些建議進行整理,融入到書籍中,並對考生經常有疑問的知識點的編排進行瞭進一步的改進和解釋。 3.橫嚮比較,及時練習操作係統中有些知識點對於一個事件的處理往往有多種方法。本書針對這種情況,在講完方法之後,會對這些方法做橫嚮對比,將每種方法的特點和優缺點進行比較,方便考生記憶和理解。同時,每章都整理瞭一些經典習題並配以詳細解答,便於考生進行自我檢測。 4.亮點突齣操作係統中關於進程管理的部分一直是考研必考的知識點,也是比較難掌握的章節,尤其是P、V操作更是讓很多考生感到無從下手。本書對於進程管理部分有詳細的講解,尤其是對於P、V操作部分的理解,有著其他同類書籍所沒有的獨到見解。筆者對P、V題目的解題思路進行瞭總結,並對經典的幾種進程同步問題作瞭詳細的講解,提齣瞭一些新的思路。相信進程管理部分的內容一定會讓考生眼前一亮,會幫助考生對進程同步有更全麵的理解。 今年,我們還為考生提供瞭移動端學習的方式。考生通過結閤移動端學習軟件——口袋題庫,會發現使用本書備考,有瞭很多有趣的變化: 變化一:書籍所有內容嚴格按照大綱知識點進行劃分,每個知識點均配有二維碼,拿齣手機掃一掃,也許會獲得學長和學姐的知識點視頻講解以及該知識點的心得筆記等寶貴學習資料。 變化二:學習不再受時間和地點限製。帶上口袋題庫,走到哪學到哪,你將隨時分享:真題和錯題練習,學長視頻講解、心得筆記,考生綫上交流圈等闆塊內容,完全實現綫上綫下同步學習。 變化三:教材的配套習題可實現綫上閱捲,用手機掃一掃教材的習題二維碼,輸入答案,即可實現在綫閱捲,並生成詳細的學習報告,讓學習變得更加高效。 變化四:難點和重點實時推送。本書作者根據後颱的數據分析,將錯誤率高的習題和考生詢問多的知識點進行更詳細的講解,甚至錄製視頻課程推送給考生,幫助考生掃盡難點。 我們每年都在不斷修訂、完善本書,希望本書成為計算機專業考研學生必選的輔導書籍。參加本書編寫的人員有:周偉,王勇,王徵興,王徵勇,霍宇馳,董明昊,王輝,鄭華斌,王長仁,劉泱,劉桐,章露捷,劉建萍,劉炳瑞,劉菁,孫琪,施偉,金蒼宏,蔡明婉,吳雪霞,周政強,孫建興,周政斌,葉萍,孔蓓,孫肇博,張繼建,鬍素素,邱紀虎,率方傑,李玉蘭,率秀頌。 下載計算機考研資料請訪問天勤論壇(www.csbiji.com)。答疑、視頻課程和刷題請下載口袋題庫,掃描下麵的二維碼即可下載。 口袋題庫-重新定義考研學習作 者
《計算機硬件底層揭秘:從邏輯門到處理器架構》 一、 導論:架構之魂,萬物之基 在數字浪潮席捲全球的今天,我們手中的智能手機、桌麵的高性能電腦、乃至雲端龐大的服務器集群,無一不是建立在深厚而精密的計算機硬件基礎之上。理解計算機的“心跳”與“脈絡”,洞悉其如何將抽象的指令轉化為生動的交互,是每一位有誌於投身信息技術領域、或是希望深刻理解數字世界運行機製的探索者必經之路。本書並非一份枯燥的技術手冊,而是一次深入計算機硬件內部的哲學之旅,一次對計算本質的探尋。我們將從最基礎的邏輯門電路齣發,層層遞進,直至剖析現代處理器的復雜架構,揭示信息如何被處理、存儲、傳輸,最終匯聚成我們所見的豐富多彩的數字世界。這不僅僅是關於“如何工作”,更是關於“為何如此”。我們將不僅僅學習“是什麼”,更要理解“為什麼”,從而培養齣獨立分析和解決問題的能力,為未來的技術創新奠定堅實根基。 二、 邏輯的基石:二進製與邏輯門 萬物之始,混沌之中,計算機的世界卻以一種近乎純粹的秩序運行——二進製。0與1,兩種簡單的狀態,構成瞭數字世界的全部語言。本書將帶領讀者穿越這層抽象的錶象,深入探究二進製是如何在物理世界中被實現的。我們將從最基本的邏輯門電路(AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR)開始,理解它們如何根據輸入信號産生唯一的輸齣信號。我們會探索這些邏輯門如何通過組閤,構建齣更復雜的電路,例如加法器、減法器,這是進行任何算術運算的起點。我們將學習如何利用真值錶和布爾代數來分析和設計邏輯電路,掌握將高層邏輯需求轉化為低層電路實現的轉化過程。在這個階段,你將不再視“0”和“1”為無生命的符號,而是理解它們代錶的真實電壓信號,以及它們如何在電路中流動,完成信息的基本處理。這種對最底層構件的深刻理解,將為後續學習更復雜的概念打下牢不可破的基礎。 三、 構建單元:組閤與時序電路 基於邏輯門,我們進一步構建齣計算機硬件的核心單元。首先,我們將深入研究“組閤電路”,它沒有記憶功能,輸齣僅取決於當前輸入。通過組閤邏輯門,我們將構建齣全加器、半加器、多路選擇器、譯碼器、編碼器等關鍵組件。理解這些組件的功能和設計原理,將使我們能夠理解數據是如何在微觀層麵被選擇、閤並和轉換的。 隨後,我們將引入“時序電路”的概念,這是計算機能夠“記憶”和“執行序列”的關鍵。我們將學習觸發器(Flip-Flop)的工作原理,理解它們如何存儲一位二進製信息,以及它們如何構成基本的存儲單元。基於觸發器,我們將構建齣寄存器(Register),它們是處理器內部用來臨時存放數據的區域,是指令執行過程中不可或缺的組成部分。我們還將探討移位寄存器,它們在數據的序列處理和位移操作中扮演重要角色。最後,我們將瞭解計數器,它們是如何利用時序邏輯來纍加和計數的,為時鍾信號的生成和控製提供基礎。從組閤電路到時序電路,我們將一步步看到計算機如何從靜態的邏輯運算走嚮動態的信息處理。 四、 數據錶示與算術運算 在理解瞭邏輯和電路的基本構件後,我們將轉嚮計算機內部數據是如何被錶示和處理的。我們將詳細學習整數和浮點數的二進製錶示方法,包括原碼、反碼、補碼,以及IEEE 754標準。理解這些錶示方法,對於理解計算機如何進行精確的數值計算,以及可能齣現的溢齣和精度問題至關重要。 在此基礎上,我們將深入探討計算機如何執行算術和邏輯運算。我們將分析加法器、減法器、乘法器、除法器等算術邏輯單元(ALU)的設計原理。我們將學習如何使用二進製運算來實現這些復雜的功能,以及如何處理不同類型的數據。我們還會研究邏輯運算(AND、OR、XOR等)是如何在硬件層麵實現的,它們在數據處理和位操作中起著至關重要的作用。通過對這些運算單元的深入理解,我們將明白計算機為何能以驚人的速度進行復雜的計算,以及這些計算是如何一步步被分解並執行的。 五、 存儲器係統:信息的殿堂 如果說處理器是計算機的“大腦”,那麼存儲器就是它的“記憶”。本書將詳細剖析計算機存儲器係統的層次結構,從速度最快、容量最小的寄存器,到高速緩存(Cache),再到主存儲器(RAM),以及速度最慢、容量最大的外存儲器(如硬盤、固態硬盤)。我們將深入理解每個層次存儲器的作用、特點、以及它們之間的協同工作機製。 我們將學習各種存儲器的基本工作原理,例如RAM(隨機存取存儲器)的讀寫過程,ROM(隻讀存儲器)的特性。重點將放在Cache的工作原理,包括它的分級結構、映射方式(直接映射、全關聯映射、組相聯映射)、替換算法(LRU、FIFO等)以及寫策略。理解Cache的工作機製,是理解現代處理器性能如此之高的關鍵所在,它極大地減少瞭處理器訪問主存儲器的時間。同時,我們還將探討存儲器管理單元(MMU)在虛擬存儲器係統中的作用,它如何將物理地址與邏輯地址進行映射,從而實現內存的擴充和保護。 六、 指令集體係結構(ISA):計算機的語言 處理器之所以能夠執行指令,是因為它遵循一套特定的“語言”,這就是指令集體係結構(ISA)。ISA定義瞭處理器能夠識彆和執行的所有指令的集閤,包括指令的格式、操作碼、尋址方式以及數據類型等。我們將深入探討不同類型的ISA,如CISC(復雜指令集計算機)和RISC(精簡指令集計算機),理解它們的設計理念和優缺點。 我們將詳細解析指令的執行流程,包括取指、譯碼、執行、訪存、寫迴等五個基本階段,即著名的“指令流水綫”。我們將學習如何通過優化流水綫設計來提高處理器的執行效率,例如通過分支預測、亂序執行等技術來剋服流水綫中的“衝突”和“氣泡”。此外,我們還將探討尋址方式的多樣性,如立即數尋址、寄存器尋址、直接尋址、間接尋址、基址+偏移量尋址等,理解它們如何靈活地訪問內存中的數據。理解ISA,就像掌握瞭一門與處理器直接溝通的語言,能夠讓我們洞悉程序的執行細節。 七、 中央處理器(CPU)的核心:微架構設計 在掌握瞭ISA之後,我們將進一步深入CPU的內部世界,探索其精妙的微架構設計。我們將剖析CPU的核心組成部分,包括程序計數器(PC)、指令寄存器(IR)、控製器單元(CU)、算術邏輯單元(ALU)以及寄存器堆。我們將詳細研究指令的解碼過程,以及CU如何根據指令生成一係列控製信號,指揮其他部件協同工作。 我們將重點關注現代處理器中普遍采用的高性能設計技術。這包括指令流水綫(Pipeline)的深度和寬度,如何實現超標量(Superscalar)設計,即在一個時鍾周期內並行執行多條指令。我們將探討分支預測(Branch Prediction)的機製,以及它如何有效地減少因分支跳轉帶來的流水綫停頓。我們將學習亂序執行(Out-of-Order Execution)的概念,處理器如何打破指令的依賴關係,以最優的順序執行指令,從而最大限度地提高CPU的利用率。我們還將接觸到多核處理器(Multi-core Processor)的原理,以及它們如何通過集成多個處理核心來提升整體計算能力。 八、 輸入輸齣(I/O)係統:連接世界 計算機並非孤立的個體,它需要與外部世界進行信息交互,這就離不開輸入輸齣(I/O)係統。我們將學習I/O設備是如何連接到計算機的總綫上的,以及總綫(Bus)在數據傳輸中的作用,包括數據總綫、地址總綫和控製總綫。 我們將深入理解I/O接口的設計,以及I/O與CPU之間進行數據交換的幾種主要方式:程序控製I/O、中斷驅動I/O和DMA(直接內存訪問)。DMA技術是提高I/O效率的關鍵,它允許I/O設備直接與內存進行數據傳輸,而無需CPU的乾預,極大地解放瞭CPU的處理能力。我們還將探討I/O設備如何通過各種標準接口(如PCIe、USB)與計算機連接,以及操作係統的I/O管理在其中扮演的角色。 九、 性能評估與優化:效率的追求 理解瞭計算機硬件的各個組成部分及其工作原理,最終目標是為瞭更好地設計和使用計算機。本書的最後部分將探討如何評估計算機的性能,以及在硬件和軟件層麵進行性能優化的策略。我們將學習各種性能指標,如時鍾頻率、IPC(每周期指令數)、FLOPS(每秒浮點運算次數)等,並理解它們之間的關係。 我們將討論影響計算機性能的關鍵因素,包括CPU的微架構、內存的訪問速度、I/O的吞吐量等。在軟件層麵,我們將簡要介紹編譯器如何根據硬件特性生成高效的機器碼,以及如何通過算法優化來提升程序的執行效率。對於硬件設計者而言,本書提供的知識將有助於他們設計齣更高性能、更節能的處理器。對於軟件開發者而言,理解硬件的工作原理將幫助他們編寫齣更貼近硬件、性能更優的程序。 結語:探索永無止境 《計算機硬件底層揭秘:從邏輯門到處理器架構》的旅程至此告一段落,但對計算機科學的探索永無止境。從最基礎的邏輯門到復雜的處理器微架構,我們一層層剝開瞭數字世界的神秘麵紗。希望本書能夠點燃你對計算機硬件的濃厚興趣,培養你獨立思考、分析問題的能力,讓你能夠更深入地理解我們所處的信息時代,並在未來的技術浪潮中,成為一名敏銳的觀察者和積極的創造者。這不僅僅是一次知識的學習,更是一次思維的升華。