计算机组成原理期末考试试题.docx

### 计算机组成原理知识点解析 #### 一、计算机系统的构成 - **知识点1：计算机系统的完整构成** - 完整的计算机系统应该包括硬件系统和软件系统。 - 硬件系统主要包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等。 - 软件系统则包含系统软件和应用软件。 - **知识点2：冯·诺依曼体系结构** - 冯·诺依曼机工作方式的基本特点是按照地址访问并顺序执行指令。 - 这种体系结构中，程序指令和数据都存储在同一个存储器中，并且遵循“存储程序”概念。 - 程序和数据都可以通过相同的路径被访问。 #### 二、数值表示与运算 - **知识点3：二进制数的比较** - 不同进制数之间的比较，关键在于理解各种进制的具体含义。 - 如题目中的选项，可以通过转换成同一进制（如十进制）来进行直观比较。 - 示例：`(101001)2`转换为十进制为`41`，`(52)8`转换为十进制为`42`等。 - **知识点4：二进制数的表示** - 在二进制中，补码的零表示是唯一的。 - 补码可以简化二进制的加减运算，同时能够处理负数。 - **知识点5：补码的计算** - 补码表示方法可以使得负数的运算更加简单。 - 对于8位二进制数来说，`–127`的补码确实为`10000000`。 - 正数的补码即为其本身，负数的补码则是对其绝对值取反再加1。 - **知识点6：二进制编码** - 不同的编码方式有不同的特点，例如原码、补码、反码和移码。 - 在题目中，`x`的真值为`–0.1010`，而其表示为`1.0110`，这表明使用的是补码表示法。 - **知识点7：定点小数表示** - 对于32位定点小数表示，其中1位用于符号位，剩下的31位表示尾数部分。 - 最大的正数表示为`+(1–2^-31)`，约等于`+1`；最小的负数表示为`–(1–2^-31)`，约等于`–1`。 - **知识点8：定点二进制运算** - 减法运算通常通过补码加法实现，即转换减法为加法操作。 - 使用补码不仅可以简化电路设计，还可以统一加法和减法的运算过程。 - **知识点9：溢出的概念** - 溢出是指当运算结果超出了指定的数据类型能够表示的范围时的现象。 - 在定点数运算中，无论是正数还是负数，都有可能发生溢出。 - 使用补码运算可以有效地检测溢出情况。 #### 三、存储器系统 - **知识点10：内外存的区别** - 内存与外存的主要区别在于速度、容量和成本。 - 内存（RAM）具有高速访问的优点，但容量相对较小，价格较高。 - 外存（如硬盘）虽然容量大，但访问速度较慢，适合长期存储数据。 - **知识点11：DRAM芯片** - DRAM芯片的存储容量通常表示为地址线和数据线的数量。 - 对于512K×8位的DRAM芯片，其地址线为19条，数据线为8条。 - 地址线决定了可以访问的存储单元数量，数据线决定了每次传输的数据位数。 - **知识点12：Cache的作用** - Cache的引入是为了缓解CPU与主存之间的速度不匹配问题。 - Cache是一种高速缓存，能够显著提高数据访问速度。 - 它通过预先加载常用或最近使用的数据到高速缓存中，从而减少等待时间。 #### 四、指令寻址与控制 - **知识点13：指令寻址方式** - 寻址方式的不同主要体现在操作数的获取方式上。 - 寄存器间接寻址中，操作数位于内存单元中，其地址存储在寄存器中。 - 指令系统中采用不同寻址方式的目的在于缩短指令长度、扩大寻址空间以及提高编程灵活性。 - **知识点14：变址寻址** - 变址寻址方式中，操作数的有效地址等于变址寄存器的内容加上形式地址。 - 这种寻址方式特别适用于数组访问等场景，可以方便地访问连续的内存区域。 - **知识点15：同步控制** - 同步控制方式通过统一的时序信号来控制各个部件的操作。 - 这种方式保证了系统的稳定性和可靠性，适用于CPU和其他高速部件的控制。 - **知识点16：微周期中的微操作** - 微周期中可以执行多个微操作，这些操作可能是并行的也可能是串行的。 - 相斥性操作是指在同一微周期内不能同时发生的操作，例如读写同一寄存器。 - **知识点17：指令计数器** - 程序计数器(PC)用于跟踪指令的后继地址，即当前执行完的指令之后的下一条指令的位置。 - 在执行每条指令后，PC会自动更新到下一条指令的地址，确保指令的有序执行。 - **知识点18：时间单位** - 计算机操作的最小时间单位通常是时钟周期。 - 时钟周期决定了计算机的运行速度，是衡量计算机性能的重要指标之一。 以上知识点涵盖了计算机组成原理中的核心概念和技术细节，对于深入理解计算机系统的工作原理至关重要。