《计算机组成原理》是一门深入理解计算机硬件结构与工作原理的核心课程。这门课程的期末考试卷涵盖了多个关键知识点,包括计算机硬件的基本组成、指令系统、存储器分类、高速缓冲存储器、微指令设计、数据传输格式、I/O接口类型、程序计数器的功能以及处理器与存储器的速度匹配问题等。
1. 计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。运算器负责执行算术和逻辑运算,控制器则负责协调整个系统的运行,存储器用于存储数据和指令,输入设备用于接收用户输入,输出设备则展示计算结果。
2. 指令通常由操作码和地址码两部分组成,操作码指示计算机执行什么操作,地址码则指明操作数的位置。
3. 存储器主要分为随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和光盘存储器。RAM分为动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM),其中DRAM需要定期刷新以保持数据,而SRAM速度较快但成本较高。
4. 高速缓冲存储器(Cache)的地址映像方式有直接映射、全相联映射和组相联映射三种,它们各自有不同的优缺点,直接影响到Cache的命中率和性能。
5. 对于16位地址码的半导体存储器,其最大容量为2^16个单元,即65536个单元。
6. 微指令的字段编码中,操作控制字段的分段原则包括将具有相关性的微命令放在一起,并保留一个状态位表示微指令的当前状态,例如,是否为开始或结束指令。
7. DMA(直接内存访问)的数据块传送过程包括启动传输、数据传输和传输结束三个阶段,这种方式允许外部设备直接与内存交换数据,无需CPU介入。
8. 程序计数器(PC)的作用是存储下一条指令的地址,它在程序执行过程中持续更新,指引CPU按顺序执行指令。
9. I/O接口类型按数据传输格式可分为串行接口和并行接口,前者数据一位一位传输,后者则同时传输多位数据。
10. 选择题和判断题涉及了进制转换、补码原码的理解、存储器层次结构的作用、微程序的存储位置、数据交换方式、堆栈的原理、浮点运算的对阶规则、接口功能、标志寄存器中的标志位意义以及微程序控制器中指令与微指令的关系。
这些题目旨在测试学生对计算机组成原理的基本概念、原理和技术的掌握程度,要求学生不仅理解硬件组件的工作方式,还要了解它们如何协同工作以实现高效的计算任务。通过复习和解答这样的试题,学生能进一步巩固和提升对计算机硬件系统核心知识的理解。