《计算机组成原理》期末考试试题涉及了计算机系统的基础知识,包括计算机结构、浮点数运算、数据表示、存储系统、I/O操作、指令系统等多个方面。以下是对这些知识点的详细解释:
1. 计算机系统由硬件和软件组成,形成多级层次结构,包括处理器、内存、输入/输出设备等。
2. 浮点数的尾数为0时,无论其阶码如何,都会被视为零值处理,这是因为浮点数的表示包括指数和尾数两部分,尾数为0意味着数值部分为0。
3. 浮点补码加减运算中,左规操作是将尾数向左移动一位,同时增加阶码,直到尾数非0,这用于处理溢出情况。
4. 在8位机器字长下,-1的补码在整数定点机中是11111111,小数定点机中是10000001,这是因为整数定点机使用最高位作为符号位,小数定点机通常使用最低位作为小数点。
5. Cache和主存储器构成的存储系统总容量是Cache容量加上主存储器容量,即C + M。
6. 算术左移时最低位被移出,通常会被填入符号位;逻辑左移时,最低位移出后填入0。
7. 512K×8位的DRAM芯片,地址线数量为19条(因为2^19 = 512K),数据线为8条,所以总线数量是19 + 8 = 27条。
8. DMA(直接存储器访问)在I/O操作中具有最高的优先级,它允许设备直接与内存交换数据,无需CPU干预。
9. 光驱的数据传输率单位通常是“倍速”,1倍速等于150KB/s。
10. CPU响应中断时,会保存程序计数器(PC)和寄存器的状态,PC通过保存当前指令地址,寄存器状态可以通过保存在内存特定区域实现。
选择题部分涉及到的细节如下:
1. 阵列乘法器是全并行运算的乘法器,所有乘积在同一步骤计算。
2. 字长32位的4MB存储,按半字编址,寻址范围是2M(因为2^21 = 4MB / 2字 = 2MB)。
3. 直接相联高速缓存中,主存中的块可以唯一对应Cache的某个位置。
4. 单地址指令通常使用隐含寻址方式找到第二个操作数。
5. 执行时间最长的通常是SS型指令,如存储-存储型指令。
6. 需要10位传送8位字符,通常是因为采用了异步传输,需要额外的起始位、停止位和校验位。
7. 统一编址下,进行输入输出操作的指令是访存指令,因为I/O设备被视为内存的一部分。
8. CPU在执行周期结束后才能响应中断。
9. 256色的CRT需要8位刷新存储器单元,因为2^8 = 256。
10. 机器周期通常由存储周期确定,因为它反映了内存访问的基本时间。
判断题涉及的知识点包括数据通路、移位操作、寄存器操作、相斥信号、乘法器工作方式、控制存储器、中断响应、微指令和总线结构。
计算或回答问题部分主要涉及浮点运算、存储器组织、Cache效率计算以及指令格式设计。
1. 补码加法要考虑溢出,补码定点加减法硬件结构通常包含进位链和溢出检测。
2. 存储器容量计算、芯片数量和地址线选择涉及存储器组织和地址映射。
3. Cache/主存系统的效率计算基于命中率和访问时间,平均访问时间考虑了命中和未命中的情况。
4. 指令格式设计需要根据寻址模式和主存大小确定地址字段长度,以及考虑X=11时的操作。
这些知识点涵盖了计算机组成原理的核心概念,是学习和理解计算机系统的基础。