计算机组成与体系结构是计算机科学中的核心课程,涵盖了硬件层面的基本概念、设计原则以及运算机制。这份测试题涉及了多个关键知识点,包括机器数的表示、浮点数的规格化、奇偶校验、算术逻辑单元(ALU)的设计、存储器层次结构、地址映射、磁盘性能、寻址方式、RISC指令系统、流水线CPU、微指令、总线管理、中断处理和DMA传输等。
1. **机器数与真值**:机器数用于在计算机中表示数值,有原码、反码、补码等形式。题目中提到了补码表示,真值最大的机器数是[A],因为补码的最高位为1表示负数,而较小的负数在补码表示中会有较大的二进制表示。
2. **浮点数规格化**:规格化浮点数是指尾数部分不以0开头的浮点数,题目中[B]是规格化数,因为其小数点前有一位非零数字。
3. **奇偶校验**:奇偶校验用于检测单比特错误,题目中[D]的奇偶校验位出错,因为它包含的1的个数是奇数。
4. **ALU与CLA**:74181 ALU和74182 CLA是数字逻辑组件,用于执行算术和逻辑运算。选项[D]描述了组内并行进位和组间并行进位,这是高速运算的常见设计。
5. **乘除法器优化**:部分积和余数左移策略在乘法和除法中用于逐步计算结果,选项[C]指出节省加法器的位数是其优点之一。
6. **SRAM存储器**:64K×16位的SRAM芯片意味着有64K(即2^16)个地址线和16位数据线,所以地址线是16位,数据线也是16位,对应选项[D]。
7. **寻址范围**:1MB存储容量,32位字长,按字编址下,寻址范围是2^20个字,对应选项[C]。
8. **Cache的作用**:Cache用于缓存频繁访问的内存块,解决CPU与主存速度不匹配的问题,对应选项[A]。
9. **虚拟存储器目的**:虚拟存储器的主要目标是扩大地址空间,选项[B]。
10. **地址映射方式**:全相联映射允许任何主存块映射到Cache的任何行,对应选项[A]。
11. **磁盘性能**:磁盘转速加倍,平均等待时间减半,因为等待时间与半径成正比,转速加倍,相同半径的等待时间减半,对应选项[B]。
12. **寻址方式目的**:寻址方式多样化是为了缩短指令长度、扩大寻址空间和提高编程灵活性,对应选项[B]。
13. **寄存器间接寻址**:操作数在主存单元中,对应选项[B]。
14. **RISC特点**:RISC指令系统强调简洁、高效,选项[B]描述了增加复杂性和功能,不符合RISC。
15. **流水线CPU**:流水线CPU利用时间重叠提升性能,对应选项[B]。
16. **机器指令与微指令关系**:每条机器指令由一段微指令组成的微程序解释,对应选项[C]。
17. **微指令编码**:直接表示法通常需要更多位,而编码表示法可以更紧凑,但在某些情况下可能相反,所以选项[B]是正确的。
18. **总线独立请求**:每个设备都有独立的请求和响应信号,对应选项[A]。
19. **多重中断保护**:堆栈常用于保存断点和现场信息,对应选项[D]。
20. **DMA方式**:DMA直接在主存与外围设备之间传输数据,对应选项[B]。
这些知识点体现了计算机硬件设计的基本原理,理解和掌握它们对于深入理解计算机工作原理至关重要。