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833“計算機學科專業基礎綜合”復習參考提綱

一、考察目標

計算機學科專業基礎綜合考試涵蓋數據結構和計算機組織與體系結構等學科專業基礎課程。要求考生比較系統地掌握上述專業基礎課程的基本概念、基本原理和基本方法，能夠綜合運用所學的基本原理和基本方法分析、判斷和解決有關理論問題和實際問題。

二、考試形式和試卷結構

1、試卷滿分及考試時間：本試卷滿分為150，考試時間為180分鐘

2、答題方式：閉卷，筆試

3、試卷內容結構：數據結構75分、計算機組織與體系結構75分

三、考察范圍

數據結構：

【總體要求】

“數據結構”要求學生掌握常用數據結構的構造和實現，具備應用數據結構分析、設計和求解實際問題的能力。要求掌握數據結構的基本概念、基本原理和基本方法；掌握線性結構、樹和圖的邏輯結構、存儲（物理）結構，以及基本操作在不同存儲結構上的實現，并能夠對基本算法進行時間復雜度和空間復雜度分析；掌握基本的查找和排序方法及其算法實現，并能夠利用這些方法對實際問題進行分析和求解，具備采用C或C++或 Java等編程語言設計與實現算法的能力。

（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

3）線性表的鏈式存儲及實現

4）線性表的應用

（二）棧和隊列

　1）棧和隊列的基本概念和基本操作

2）棧和隊列的存儲結構與實現

（1）棧的順序存儲及實現

（2）棧的鏈式存儲及實現

（3）隊列的鏈式存儲及實現

（4）循環隊列的定義及實現3）棧和隊列的應用

（三）串

1）串的基本概念和基本操作

2）串的順序存儲、鏈式存儲及實現

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函數計算）

（四）數組和廣義表

1）數組的基本概念和基本操作

2）數組的順序存儲

3）特殊矩陣的壓縮存儲、稀疏矩陣的壓縮存儲

4）廣義表的基本概念和存儲結構

（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

（2）二叉樹的順序存儲和鏈式存儲

（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）樹的存儲結構

（2）樹（森林）與二叉樹的相互轉換

（3）樹和森林的遍歷

4）哈夫曼（Huffman）樹的構造與應用

（六）圖

1）圖的基本概念和基本操作

2）圖的存儲結構

（1）數組表示法（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

（4）十字鏈表

3）圖的遍歷（1）深度優先遍歷（DFS）算法

（2）廣度優先遍歷（BFS）算法

4）圖的應用

（1）最小生成樹求解方法（Prim算法、Kruskal算法）（2）最短路徑求解方法（Dijkstra算法、Floyd算法）（3）AOV-網和拓撲排序方法（4）AOE-網和關鍵路徑求解方法

（七）查找

1）查找的基本概念 2）靜態查找表

（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造3）動態查找表

（1）二叉查找樹（二叉檢索樹、二叉排序樹）的構造及查找、插入和刪除運算

（2）平衡二叉樹的構造及查找運算（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）哈希表的構造及查找運算

5）查找算法的分析（平均查找長度計算）及應用

（八）排序

1）排序的基本概念（排序過程中的基本操作、排序算法的時空復雜度及穩定性）

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

4）堆排序

5）歸并排序

6）基數排序

（1）多關鍵排序方法

（2）鏈式基數排序方法及特點

7）外部排序的基本概念

計算機組織與體系結構:

【總體要求】

“計算機組織與體系結構”要求學生掌握單處理器計算機系統中各部件的內部工作原理、組成結構以及相互連接方式，具有完整的計算機系統的整機概念。要求掌握計算機系統層次化結構概念，熟悉硬件與軟件之間的界面；掌握計算機數據表示的方法，包括定點數和浮點數的表示；掌握運算器的原理和實現電路；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；掌握主存結構及基本設計方法；會解決Cache存儲的一些基本問題；掌握磁盤基本原理及RAID；掌握指令集體系結構的基本知識和基本實現方法；熟悉中央處理器的時序邏輯，即指令周期、CPU周期、節拍周期、時鐘周期之間的關系；掌握中央處理器控制器的基本設計方法，即硬布線和微程序控制，能夠根據模擬CPU及系統框架設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展趨勢；基本掌握對稱多處理器系統、多計算機系統的結構及特點；掌握流水線技術，能夠計算各種流水線的性能指標參數，分析流水線的特點，解決數據相關的方法等；能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關計算機硬件系統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計。

研究生課程考試是所學知識的總結性考試，考試水平應達到或超過本科專業相應的課程要求水平。

（一）計算機系統概論

1.復習內容

計算機的基本組成，馮.諾依曼計算機原理，計算機系統的層次結構，計算機的分類及性能描述，計算機的發展歷程

2.具體要求

*計算機的基本組成

***硬件組成

***軟件組成

*馮.諾依曼計算機工作原理

***馮.諾依曼計算機結構及工作過程

***馮.諾依曼計算機特點

*計算機系統的層次結構

***層次結構圖

***各層的含義和界面定義

***計算機體系結構、組成和實現定義

*計算機的分類及性能描述

***Flynn分類法

***Amdahl定律和應用

***吞吐量、響應時間

***CPU時鐘周期、主頻、CPI、CPU執行時間

***MIPS、MFLOPS

（二）計算機系統中的數據表示

1.復習內容

數制與編碼，定點數據表示，浮點數據表示，糾錯和校驗

2.具體要求

*數制與編碼

***數制及相互轉換

***真值和機器數

*** BCD碼

***字符與字符串

***漢字的表示

*定點數據表示

***無符號數的表示

***有符號數的表示

***原碼、反碼、補碼、移碼

*浮點數據表示

***格式定義

***規格化

***數據范圍

***IEEE754標準

*糾錯和校驗

***奇偶校驗

***漢明編碼

***循環冗余校驗

（三）運算方法與運算器

1.復習內容

定點數的位移運算，原碼定點數的加/減運算，補碼定點數的加/減運算，定點數的乘/除運算，溢出概念和判別方法，浮點數的加/減運算，浮點數的乘/除運算，算術邏輯單元ALU

2.具體要求

*原碼定點數的加/減運算

***方法，應用

*補碼定點數的加/減運算

***方法，應用

***行波進位、先行進位加法器

***移位處理

***溢出處理和判斷

*定點數的乘/除運算

***原碼乘法，補碼乘法

***恢復余數，不恢復余數除法

***陣列乘法器

***陣列除法器

*浮點數的加/減運算

***對階

***尾數加減

***規格化

***溢出處理

*浮點數的乘/除運算

***方法

***應用

***規格化

*算術邏輯單元ALU

***組成

***類型

（四）存儲系統

1.復習內容

存儲器的分類，存儲器的層次化結構，半導體隨機存取存儲器，主存儲器與CPU的連接，雙口RAM和多模塊存儲器，高速緩沖存儲器，虛擬存儲器，硬盤存儲器

2.具體要求

*存儲器的分類

***按照不同方式進行分類的方法

***存儲器容量、速度、可靠性

*存儲系統的層次化結構

***具體層次化形式

***各種存儲器的位置

*半導體隨機存取存儲器

***SRAM存儲器的工作原理

***DRAM存儲器的工作原理

***ROM存儲器的工作原理

*主存儲器的構成方法

***字擴展方式

***位擴展方式

*多端口、多模塊、相聯存儲器

***多端口存儲器--多端口組織形式

***多模塊存儲器--交叉存儲方式

***相聯存儲器--按內容訪問的存儲器

*高速緩沖存儲器

***程序局部性及Cache工作原理

***Cache與主存地址映射與變換方式

***Cache替換算法

***Cache寫策略

*虛擬存儲器

***虛擬存儲器的基本概念

***頁式虛擬存儲器

***段式虛擬存儲器

***段頁式虛擬存儲器

***TLB(快表)

*硬盤存儲器

***磁記錄原理

***磁記錄方式

***磁盤的基本參數及計算

***RAID

（五）指令系統

1.復習內容

指令格式，尋址方式，CISC和RISC基本概念。

2.具體要求

*指令格式

***指令的基本格式

***定長操作碼設計

***擴展操作碼設計

***存儲器操作數的大/小端存儲、邊界對齊、堆棧操作、哈佛存儲結構

*操作數的尋址方式

***有效地址的概念

***數據尋址和指令尋址

***常用尋址方式

* CISC和RISC的基本概念

***RISC的發展歷程

***CISC和RISC的技術特點

（六）中央處理器

1.復習內容

CPU的功能和基本結構，指令執行過程，數據通路的功能和基本結構，控制器的功能和工作原理。

2.具體要求

* CPU的功能和基本結構

***CPU的主要構成部件

***CPU內的常見寄存器

***CPU內部的數據通路

*指令執行過程

***時序發生器

***CPU內部時序概念

***典型指令的執行過程

*數據通路的功能和基本結構

*控制器的功能和工作原理

***硬布線控制器結構及設計方法

***微程序控制器結構及設計方法

***微操作、微命令、微指令、微程序

***微操作和微命令序列（流程）設計

***微命令的互斥和相容

（七）流水線技術與指令級并行

1.復習內容

流水線概念，流水線分類，流水線性能指標，流水線相關處理，超標量處理，VLIW，多核處理器的基本概念。

2.具體要求

*流水線概念

*流水線分類

***不同方式的分類

***靜態多功能流水線

***動態多功能流水線

*流水線性能指標

***吞吐率

***效率

***加速比

***時空圖

*流水線相關判定及處理

***結構相關

***數據相關

***控制相關

***相關處理方式：等待（停頓）、直接通路、分支預測等

*超標量處理器概念及特點

*VLIW處理器概念及特點

*多核處理器的基本概念

（八）總線與輸入輸出系統

1.復習內容

總線概述，總線仲裁，總線操作和定時，總線標準，I/O系統基本概念，外部設備，I/O接口，I/O方式。

2.具體要求

*總線概述

***總線的基本概念

***總線的分類

***總線的組成及性能指標

*總線仲裁

***集中仲裁方式：菊花鏈方式、輪詢計數、獨立請求方式

***分布仲裁方式

*總線操作和定時

***總線讀寫操作

***同步定時方式

***異步定時方式

*總線標準

* I/O系統基本概念

*外部設備

***輸入設備

***輸出設備

*I/O接口

*** I/O接口的功能和基本結構

*** I/O端口及其編址

*** I/O地址空間

* I/O方式

***程序查詢方式

***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

***DMA方式：DMA控制器的組成；DMA傳送過程

***通道方式：I/O通道的基本概念

（九）并行體系結構

1.復習內容

并行處理的基本途徑，互連網絡，對稱多處理器。

2.具體要求

*并行處理的基本途徑

***時間重疊

***資源重復

***資源共享

*互連網絡

***定義

***基本互連網絡：交叉開關網絡、多級互連網絡、環形網絡、網格型網絡

*對稱多處理器系統結構及特點

*多計算機系統結構及特點

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