《计算机组成原理》试卷主要涵盖了计算机系统的基础概念、存储系统、数据表示与计算、指令系统以及总线结构等多个方面的知识。以下是对试卷中涉及的主要知识点的详细解释:
1. **计算机系统构成**:计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成,其中硬件包括运算器、控制器、存储器、输入输出接口和系统总线。
2. **存储器分类**:存储器分为主存和外存,主存用于存储当前运行的程序和数据,而外存通常用于长期存储大量信息。指令必须存储在主存中以便CPU执行。
3. **存储单位换算**:1MB等于1024KB,也等于2^20字节。
4. **数制转换**:11010.10010112转换为八进制是32.454,转换为十六进制是1a.96H。
5. **二进制数的原码、反码、补码**:负数的原码、反码和补码是计算机中表示负数的方式,例如-1011的原码是11011,反码是10100,补码是10101。
6. **浮点数加法运算步骤**:包括零检查、对阶、尾数相加、规格化、舍入处理和溢出检查。
7. **存储器类型**:存储器分为只读存储器(ROM)和随机访问存储器(RAM),前者数据固定不可改写,后者可以读写。
8. **SRAM芯片**:32k×8的SRAM芯片有15条地址线和8条数据线,地址范围从0000 16到7fffH。
9. **存储器传输速率**:存储器的传输速率是指每个存储周期传输的字节数,定义为W/tM,其中W是存储器字长,tM是存储周期。
10. **存储器层次结构**:包括高速缓存(Cache)、主存和辅助存储(如硬盘)三个级别。
11. **局部性原理**:层次化存储设计基于程序局部性原理,即程序倾向于在小范围内频繁访问数据。
12. **虚拟存储器**:为解决主存容量不足问题,通过内存和磁盘的联合使用,使得程序可以超过实际物理内存大小。
13. **Cache特性**:Cache是一种高速存储器,用于缓解CPU与主存速度差异。常见的替换策略有LRU(最近最少使用)、LFU(最不经常使用)和FIFO(先进先出)。
14. **指令结构**:指令操作码字段描述指令操作,地址码字段指出操作数的位置。
15. **程序控制方式**:包括程序查询方式和程序中断方式,中断方式允许CPU响应外部事件。
16. **微指令格式**:分为垂直型和水平型,垂直型微指令操作控制简单但宽度大,水平型微指令则相反。
选择题和应用题部分涉及到的具体计算和操作在此不再详述,但可以看出这部分测试了学生的除法运算、总线带宽计算、存储器扩展以及不同寻址方式的理解。
在应用题中,如第1题是浮点数除法的计算,第2题涉及总线带宽的计算,第3题考察了存储器扩展和连接结构,第4题测试了各种寻址方式的理解,第5题要求绘制指令执行流程图,涉及到微操作控制信号的序列。
这份试卷全面覆盖了计算机组成原理中的核心概念,旨在检验学生对计算机硬件系统的理解,包括存储系统、数据表示、指令执行和总线结构等。