计算机组成原理试题及答案

计算机组成原理是计算机科学的基础课程，它主要研究计算机硬件系统的构造和工作原理。这份试题涵盖了计算机组成原理的一些核心概念，包括存储系统、算术/逻辑运算单元（ALU）、寻址方式、微操作以及计算机系统的基本工作原理。 1. 存储器系统包括高速缓存（Cache）、主存储器和外部存储器，它们共同构成了层次化的存储结构，以平衡速度、容量和成本之间的关系。RAM（随机访问存储器）和ROM（只读存储器）是主存储器的两种类型，其中RAM用于临时存储运行中的数据，断电后数据丢失；ROM则在电源关闭后仍能保持数据。 2. 定点小数表示中，32位字长包含1位符号位和31位尾数，最大的正小数是1减去最小的负数补码，即+（1 – 2^(-31)），因为最高位是符号位，0代表正数。 3. 74181 ALU是一个能执行16种算术和逻辑运算的单元，包括加、减、乘、除、逻辑与、逻辑或等。 4. 存储单元是指能存放一个机器字的所有存储元集合，一个机器字通常包含多个字节。 5. 相联存储器允许通过内容而不是地址来查找数据，这在实现快速查找表或缓存时特别有用。 6. 变址寻址方式下，有效地址是变址寄存器内容加上形式地址，常用于动态地址计算，如数组操作。 7. 相容性微操作在同一CPU周期内可以并行执行，而相斥性微操作则不能。 8. 使用总线结构减少了信息传输线的数量，提高了系统集成度，但可能增加CPU的调度复杂性。 9. 带有处理器的设备通常被称为智能化设备，能够自主处理和响应输入数据。 10. 中断系统中，根据中断处理时间和主程序处理时间的关系，可以计算出系统能跟踪的中断请求频率。 此外，填空题涉及了程序执行顺序（冯·诺依曼结构）、浮点数表示、闪存的特性、微程序设计技术的优势以及总线性能指标。例如，冯·诺依曼结构的计算机按照程序地址顺序执行，浮点数的阶码用移码表示便于比较指数，闪存提供瞬时启动能力，微程序设计使操作控制更加灵活，总线带宽是衡量其性能的关键指标。 在32位定点数的原码表示中，整数的最大正数是(2^31 - 1)，最小负数是-(2^31 - 1)；小数的最大正数是(1 - 2^(-31))，最小负数是-(1 - 2^(-31))。 以上知识点覆盖了计算机组成原理的基础部分，包括存储系统、运算单元、寻址方式、数据表示和中断系统，这些都是理解计算机硬件工作原理的关键。