计算机组成原理习题.pdf

计算机组成原理是计算机科学的基础，它涉及计算机硬件的各个组件及其相互作用。下面将详细解析题目中的关键知识点。 1. **存储器要求**：存储器需要具有高速度、大容量和低成本的特点。为了同时满足这些需求，计算机采用了多级存储体系，包括高速缓存（Cache）、主存（RAM/ROM）和外部存储器（硬盘、SSD等），形成了层次结构，以平衡速度、容量和成本的关系。 2. **计算机工作原理**：计算机遵循冯·诺依曼结构，即存储程序并按照程序顺序执行。指令和数据存储在同一个存储器中，CPU按照存储的指令序列逐条执行。 3. **信息流**：取指周期中，CPU从内存读取的是指令流；执行周期中，根据指令可能读取的是数据流，例如操作数。 4. **寻址方式**：如果存储器内容是操作数的地址，那么这是间接寻址方式。 5. **单地址指令**：在单地址指令中，如果要进行两个数的运算，通常会有一个地址码指明的操作数，另一个操作数可以通过寄存器寻址、立即数寻址或其他寻址方式获取。 6. **浮点数转换**：`X = -0.5625` 转换为补码表示，需要计算其二进制形式，然后加上符号位，这里是1，因为是负数。具体计算过程需要转换为二进制，然后取反加1。 7. **微指令分段原则**：操作控制字段的分段原则包括将同类微命令分在同一段，每个小段还要留出一个状态位，用于表示微指令的顺序控制或者条件控制。 8. **DMA与CPU共享内存**：DMA控制器与CPU可以通过时间分片、DMA暂停CPU、DMA与CPU交替访问等方式共享内存，实现数据的快速传输。 9. **直接映象Cache**：直接映象Cache中，主存地址的标记字段决定了Cache中的块位置，所以标记字段位数应等于log2(主存块数/Cache块数)。Cache容量等于块数乘以块大小。 10. **是非判断题**： - （√）减少地址数目可以通过寄存器寻址实现。 - （×）一条机器指令通常由多条微指令解释执行。 - （×）CPU在中断周期中不进行中断服务，而是进入中断响应周期。 - （×）静态RAM需要电源维持信息，断电后无法保存。 - （×）DMA方式下，数据传输由DMA控制器直接完成，而不是执行I/O程序。 - （×）指令的第一个机器周期可能是取指周期，也可能是其他周期，取决于指令类型。 - （×）CPU在执行低优先级中断时，会被更高优先级的中断打断。 - （√）微程序机器级简化硬件，但可能会减慢执行速度。 - （√）CPU响应DMA请求后，内部寄存器内容通常不会被破坏。 - （×）对外设统一编址是给每个设备分配一个独立的地址，而非每个外设一个。 11. **简答题**： - **随机存取存储器（RAM）**：RAM是一种可读写存储器，数据存取时间和存储单元的位置无关，即任意位置的数据都可以在相等的时间内访问到。 - **微程序控制器**：通过在控制存储器中存储微指令，形成微程序来产生操作控制信号。优点是设计灵活，易于修改和扩展；缺点是速度较硬连线控制器慢，因为需要访问控制存储器。 - **DMA与中断方式**：DMA不能完全替代中断，因为中断方式可以处理各种异步事件，而DMA主要用于批量数据传输，且两者在访问内存时都需要CPU协调资源。 12. **计算及设计题**：这部分涉及指令格式分析、Cache性能计算、二进制数转换以及存储器设计等问题，需要具体计算才能得出答案，这里不再详细展开，但强调这些计算题是理解计算机组成原理的重要实践环节。 以上就是对计算机组成原理习题中涉及知识点的详细解析。理解并掌握这些知识点对于学习计算机硬件系统至关重要。