计算机组成原理期末考试试题(题目加答案).pdf
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【计算机组成原理】知识点详解: 一、运算器方法与运算器分析 定点补码加法运算中,产生溢出的条件是两个数相加或相减的结果超出了该数制所能表示的最大范围。溢出判断有多种方法: 1. 符号判断法:当两个正数相加或两个负数相减时,如果结果的符号位与加法过程中最高位的进位位不一致,即V = Sf ⊕ Cf = 1,则产生溢出;反之,无溢出。 2. 进位比较法:如果最高有效位(MSB)的进位C与最终结果的符号位S不相同,即V = S ⊕ C = 1,说明发生了溢出;否则,无溢出。 3. 符号位相邻法:当相邻的两个符号位不一致,即V = Sf1 ⊕ Sf2 = 1,表示有溢出;如果一致,无溢出。 浮点加减运算的溢出条件是阶码部分超过了浮点数表示的范围,或者尾数部分无法精确相加,导致超出规格化范围。 二、主存储结构分析与设计 1. 存储区域地址范围: - 4K存储区域:0~4095(1024 * 4) - 2K存储区域:4096~6143(1024 * 2) - 1K存储区域:6144~7167(1024 * 1) 2. 地址译码方案: - ROM区地址译码:使用线选法,选取地址线A15至A12,以覆盖0到4095的地址范围。 - SRAM区地址译码:对于2K×4的SRAM,选取A15至A13作为行地址,A12至A8作为列地址;对于1K×4的SRAM,选取A15至A11作为行地址,A10至A8作为列地址。 3. 逻辑图设计: - 逻辑图应包括ROM和SRAM的地址线、数据线、控制线的连接,以及译码器和存储芯片的接口。 三、存储系统分析 在不同的Cache映射策略下,命中率的计算依赖于具体的地址流和映射规则。此处未提供具体地址流,无法计算准确的命中率。全相联、2路组相联和直接相联映射各有优缺点,全相联查找速度快但空间需求大,组相联折中,直接相联实现简单但冲突概率高。 四、指令系统分析与设计 1. 固定长度编码:若共有50条指令,操作码长度至少需要6位(2^6 = 64 > 50)。 2. 不等长编码:10条高频指令用较短的编码,剩余40条用较长的编码,可减少平均长度。具体设计需根据使用概率分配位数。 3. 增加50条指令,可以考虑扩展操作码长度,例如从6位扩展到7位,保持原有50条指令不变,新增50条指令,平均长度会相应增加。 五、控制器分析 转移指令JSR的执行通常包括取指、执行两个阶段。微操作序列可能如下: 1. 取指阶段:PC → MAR → MDR → IR;IR 解码;PC + 2 → PC(跳过下一个指令地址) 2. 执行阶段:IR → Y;Y → PC(存储转移地址到PC) 六、IO系统分析 中断处理涉及中断优先级和屏蔽机制。在不同条件下,中断处理的顺序和时间取决于硬件和软件的管理。在没有屏蔽码的情况下,中断处理按优先级进行。启用中断屏蔽后,低优先级中断会被禁止,改变中断处理顺序。 以上是对《计算机组成原理》期末考试试题的部分解析,涵盖了运算器设计、存储器组织、Cache缓存、指令系统、控制器设计和I/O管理等多个核心知识点。完整的解答应包含所有题目,并对每个问题进行深入讨论。
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