【知识点详解】
1. **程序计数器**:在计算机系统中,程序计数器(PC)用于存储待执行指令的地址。每次执行完一条指令后,程序计数器会自动加1,指向下一条指令的地址,从而实现指令的顺序执行。
2. **控制器的功能**:控制器能理解、解释指令,但并不存储结果。它负责产生控制信号来协调整个计算机系统的操作,包括CPU内部的运算、存储器访问和I/O操作等。
3. **总线通信同步控制**:同步控制是指所有设备在同一时钟周期内进行通信的方式。这种控制方式通常由统一的时序信号控制,确保数据传输的准确性和一致性。
4. **存储器容量计算**:16K × 32 位的存储器,其中16K表示地址线有14位(2^14 = 16384),32位表示数据线有32位。地址线和数据线的总和为14(地址)+ 32(数据)= 46位。
5. **寻址范围**:对于1MB(1024KB)的存储容量,如果按字(16位)编址,那么地址线至少需要20位(2^20 = 1MB),因此寻址范围为2^20 = 1MB。
6. **中断**:中断服务程序可以是操作系统的一部分,用于处理特定的中断事件。中断向量包含了中断服务程序的入口地址和中断处理时的处理机状态字。
7. **浮点数表示**:浮点数的表示范围和精度主要取决于阶码的位数和尾数的位数,这两个部分共同决定了浮点数的大小范围和精度。
8. **中断响应条件**:中断响应通常发生在外设完成工作并向CPU发送中断请求,且系统允许中断(即中断允许标志为1)时。
9. **微程序控制器**:微程序控制器使用微指令来控制CPU的操作,其中微地址形成方式如增量计数器法可以缩短顺序控制字段的长度。CMAR(Control Memory Address Register)是控制器中的存储地址寄存器,用于存放微程序的地址。
10. **中断向量**:中断向量提供中断服务程序的入口地址,使得CPU知道如何跳转到处理中断的代码。
11. **中断处理**:在中断周期中,将允许中断触发器置“0”的操作通常由硬件自动完成,以防止在中断处理过程中新的中断请求打断当前处理。
12. **DMA方式**:DMA(直接存储器访问)中,CPU和DMA控制器通过暂停CPU对内存的访问、轮换使用内存等方式实现数据传输。
13. **原码和补码运算**:原码一位乘需要多次移位和加法,而Booth算法在补码表示中可以减少加法次数,通过移位和加减操作完成乘法。
14. **浮点数规格化表示**:浮点数的规格化表示能确保其尾数的最高位(非隐藏位)为1,这样可以提高表示的精度和范围。
15. **总线传输周期**:总线传输周期通常包括地址锁存、数据传送、读/写和空闲等阶段。
16. **同步控制方式**:同步控制方式下,控制器使用多级时序系统,由时钟信号驱动,确保所有部件在同一时钟周期内协调工作。
17. **微操作控制信号**:微操作控制信号由微指令、状态信息和时钟信号决定,用于生成CPU内部操作的具体控制信号。
18. **机器周期**:机器周期是CPU完成一个基本操作所需的时间,通常以时钟周期的倍数表示。
19. **周期挪用**:周期挪用指的是在某个周期原本用于执行某一操作,但被其他操作占用的情况,例如在DMA操作中,CPU暂停自己的操作让位于DMA的数据传输。
20. **双重分组跳跃进位**:在加法运算中,这种进位方式可以加快多位数的加法速度,通过分组计算和跳跃传递进位。
21. **水平型微指令**:水平型微指令在一个微指令中直接编码多个微操作,编码效率较高,但微指令较长。
22. **超标量**:超标量处理器能同时执行多个指令,通过多条流水线和多个执行单元实现更高的指令吞吐量。
计算题和简答题的答案涉及到具体数值计算和设计,这里无法直接给出文字描述的答案,需要根据题目要求和所学知识进行解答。例如,计算题中[A+B]补的计算需要按照补码加法规则进行,简答题涉及指令格式设计、寻址范围计算、控制器控制方式的特点、中断源屏蔽字设置等,需要结合计算机组成原理的具体知识来解答。