计算机组成原理习题.doc

计算机组成原理是计算机科学的基础，它涉及计算机内部的硬件结构和数据处理方式。这份文档包含了一些习题，涵盖了计算机组成原理的关键概念。 1. 主存存储单元：存储单元是计算机内存的基本组成单位，用于存储数据或指令。题目指出，一个主存存储单元是存放一个机器字的所有存储元的集合。这意味着一个存储单元可以容纳多个二进制位，通常是8位（一字节）到64位（一机器字），取决于计算机架构。 2. 中断系统：中断系统是由硬件和软件共同实现的功能，用于处理突发事件，如外部设备请求或错误情况。当发生中断时，CPU会暂停当前任务，保存上下文，然后响应中断事件。 3. 诺伊曼思想：约翰·冯·诺伊曼是计算机科学的奠基人之一，他的思想包括存储程序概念，即程序和数据存储在同一内存中，以及二进制运算。流水线技术不是诺伊曼的基本思想。 4. 存储器地址线和数据线：存储器的地址线用于指定要访问的存储单元的位置，数据线则传输存储单元中的数据。题目中提到的4M×8位存储器表示有4MB（4百万字节）的存储空间，每个字节为8位。地址线数量由存储容量决定，对于4MB，需要22位地址（因为2^22=4,194,304字节约等于4MB），而数据线数量为8，因为每个存储单元存储8位数据。 5. 相对寻址方式：在相对寻址中，操作数的有效地址是基于当前指令的地址加上一个形式地址计算得出的，这通常用于分支指令或循环。 6. 指令类型：RR型、RS型、SS型和SR型指令是计算机指令集的不同分类，它们指定了操作数如何在寄存器之间交互。其中，SS型指令（存储-存储）通常需要最长的执行时间，因为它们涉及两次存储操作。 7. 定点数的机器数表示：在定点数中，补码表示的零是唯一的，无论是正零还是负零，其补码都是相同的。 8. 控制存储器和锁存器：控制存储器属于控制器部分，存储微指令；锁存器是运算器的一部分，用于暂时保存数据。 9. 存储器分级存储体系：这种设计解决了存储容量、价格和存取速度之间的矛盾，通过缓存（Cache）技术，提供快速但昂贵的小容量存储与慢速但大容量的主存之间的平衡。 10. 存储周期：存储周期是存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔，它是衡量存储器速度的重要指标。 11. 原码表示的机器数：原码直接表示数值的正负，最小的正数是所有二进制位为0，除了符号位为1；最小的负数则是所有二进制位为1，除了符号位为1。 12. Cache命中率：Cache容量、块大小和Cache组织方式都会影响命中率，而主存的存取时间与此无关。 13. 微地址寄存器：如果微程序可以在整个控制存储器中转移，微地址寄存器至少需要9位，因为512个字需要至少9位地址线来寻址。 14. 多级中断和堆栈：堆栈常被用于保存现场信息，便于恢复多级中断的上下文。 15. 规格化浮点数：规格化浮点数的尾数部分不全为0也不全为1，以保持精度和范围。 16. 中央处理器（CPU）：CPU由运算器和控制器组成，负责执行指令和处理数据。 17. 程序计数器：程序计数器属于控制器部分，它存储下一条要执行指令的地址。 18. 补码和原码：如果一个数的补码为0.1101010，则其原码与补码相同，因为这是一个正数。 19. DMA（直接存储器访问）：在DMA方式下，数据直接在I/O设备和主存之间交换，不通过CPU，从而提高效率。因为没有改变程序计数器和寄存器，CPU可以立即继续执行原程序。 20. 立即寻址：立即寻址方式的操作数直接包含在指令中，常用于常数或简单计算。 这些习题涉及到计算机组成原理的许多核心概念，包括存储系统、寻址方式、中断处理、数据表示、CPU结构和指令执行等。理解和掌握这些知识对于深入理解计算机工作原理至关重要。