《计算机组成原理(第四版)》是一本深入探讨计算机硬件系统结构的经典教材,其自测习题库为学习者提供了丰富的实践与理论结合的机会。在深入理解计算机组成原理的过程中,这些习题涵盖了一系列关键概念,包括数据表示、运算器设计、存储系统、指令系统、中央处理器(CPU)、输入输出(I/O)系统以及计算机系统组织。
1. 数据表示:书中会详细介绍二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换,以及如何用二进制表示数值(定点和浮点)、字符和逻辑值。此外,还会涉及补码、原码和反码表示法,以及无符号数和有符号数的区别。
2. 运算器设计:这部分内容会讲解算术逻辑单元(ALU)的工作原理,包括加减乘除运算、位操作以及溢出的处理。同时,也会涉及到流水线技术,提高运算效率。
3. 存储系统:从内存层次结构出发,讨论随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、高速缓存(Cache)和主存的特性。还包括虚拟内存的概念,以及地址映射和页面替换算法。
4. 指令系统:涵盖不同类型的指令,如数据传送指令、算术逻辑指令、控制转移指令和处理机状态改变指令。还会讨论指令格式的设计,如R型、I型、J型指令。
5. 中央处理器(CPU):CPU的设计和工作流程,包括时钟周期、指令周期、机器周期和CPU的各个组成部分,如控制单元、寄存器等。还会分析控制信号的生成和微程序设计。
6. 输入输出(I/O)系统:I/O接口的作用、中断处理机制,以及直接存储器访问(DMA)技术。还会涉及不同的I/O设备,如键盘、鼠标、显示器、硬盘等。
7. 计算机系统组织:整体上分析计算机系统的架构,包括单处理器和多处理器系统,以及并行计算的基础概念。
通过这些习题,学习者不仅能巩固计算机组成原理的基本知识,还能提升问题解决能力,理解计算机硬件如何执行软件指令,以及如何优化硬件设计以提高系统性能。对于计算机科学与工程专业的学生,或是对计算机硬件感兴趣的自学者来说,这是一份极有价值的资源。