《计算机组成原理》知识点复习

《一》计算题

１. [x]原=0.11001110           [-x]原=（1.11001110）

[-x]反=（1.00110001）      [-x]补=（1.00110010）

２. x=-0.1011=11011，x补=10101
y=-0.0101=10101，y补=11011，y补补=10101
x+y=x补+y补=10101+11011=110000=-1.0000   (最后一步按2取模)
x-y=x补-y补=x补+y补补=10101+10101=101010=01010
x-y结果反号，产生错误，原因是结果超出四位数表示范围
补救措施为取双符号位补码，符号位为00表示正数，符号位为11表示负数
符号位为01或10表示产生溢出。此时有
x=-0.1011=111011，x补=110101
y=-0.0101=110101，y补=111011，y补补=110101
x+y=x补+y补=110101+111011=1110000=-1.0000   (最后一步按4取模)
x-y=x补-y补=x补+y补补=110101+110101=1101010=101010
符号位为10，表示结果产生“下溢出”，即计算结果<-1

溢出的写“溢出”。

《二》填空题

1.如果逻辑电路的输出状态仅和当时的输入状态有关，与过去的输入状态无关，称这种逻辑电路为组合逻辑电路。

2.三态门的“三态”指的是正常0态，正常1态和高阻状态。

3.如果逻辑电路的输出状态不仅和当时的输入状态有关，而且还与过去的输入状态有关，称这种逻辑电路为时序逻辑电路。

4.时序电路中必须要有能存储信息的记忆元件——触发器。

5.按时钟控制方式来分，触发器分为电位触发器，边沿触发器和主从触发器。

6.电位触发器在计算机中常用来组成暂存器。边沿触发器又称为延迟型触发器。常用来组成寄存器。主从触发器有计数功能，常用来组成计数器。

7.广泛使用的SRAM和DRAM都是半导体随机读写存储器。前者的速度比后者快，但集成度不如后者高。

8.双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构，其中前者采用空间并行技术，后者采用时间并行技术。

9.某计算机字长32位，其存储容量为64MB，若按字编址，它的存储系统的地址线至少需要24条。

10.某DRAM芯片，其存储容量为512k×8位，该芯片的地址线和数据线的数目分别是19和8。

11.CPU从内存取出一条指令并执行该指令的时间称为指令周期，它常用若干个（CPU周期）来表示。

12.形成指令地址的方法称为指令寻址，通常是顺序寻址，遇到转移指令时（跳跃）寻址。

13.RISC指令系统的最大特点是：只有load指令和（store）指令访问存储器，其余指令的操作均在寄存器之间进行。

14.形成操作数有效地址的方法，称为寻址方式。

15.控制部件向执行部件发出的各种控制命令叫作微命令。

16.把在同一CPU周期内并行执行的微操作控制信息，存储在控制存储器里，称为一条微指令。

17.寄存器间接寻址方式中，操作数处在存储器中。

18.CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是程序计数器。

19.单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采用隐含寻址方式。

20.运算器和控制器合称为CPU。

《3》简答题

1.     CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2200次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存取周期为40ns,主存存取周期为160ns,求cache的命中率和平均访问时间。

2.     解答：

第一问：2200/（2200+80）=96%

第二问：（40*2200+160*80）/（2200+80）=44.2（ns）

3.     某总线在一个总线周期中并行传送32位数据，假设一个总线周期等于一个总线始终周期，总线时钟频率为33MHz，总线带宽是多少？如果一个总线周期中并行传送8个字节的数据，总线时钟频率升至66MHz，总线带宽是多少？

解答：

第一问：32/8*33M=132MB/s（3分）

第二问：8*66M=528MB/s（2分）

4、简述存储器的分级结构和特点？

存储器的分级结构从上到下依次是：①高速缓冲存储器简称cache，它是计算机系统中的一个高速小容量半导体存储器。

②主存储器简称主存，是计算机系统的主要存储器，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。

③外存储器简称外存，它是大容量辅助存储器。

特点：①速度快的存储器价格贵，容量小；

②价格低的存储器速度慢，容量大。

5、什么是操作数的寻址方式？操作数通常放在哪儿？

形成操作数有效地址的方法，称为寻址方式。

①操作数包含在指令中；

②操作数包含在CPU的某一个内部寄存器中；

③操作数包含在主存储器中；

④操作数包含在I/O设备的端口中。

6、微指令和微命令有什么不同？微命令的编码方法有哪些？

微命令：控制部件向执行部件发出的各种控制命令叫作微命令。

微指令：把在同一CPU周期内并行执行的微操作控制信息，存储在控制存储器里，称为一条微指令。

微命令编码有三种方法：

①直接表示法；

②编码表示法；

③混合表示法。

7．说明指令流水线的主要问题，以及解决这些问题的方法？

资源相关性；延迟，增设部件；数据相关性；设置缓冲器，定向传送；控制相关性；延迟转移，转移预测。

8．说明cache的替换策略主要有哪几种，及它们的特点？

最不经常使用算法（LFU），不能反映近期使用情况；近期最少使用算法（LRU），能反映近期使用情况；随机替换，容易实现，速度快。

9.计算机的五级层次是怎么划分的？

①第一级是微程序设计级。

②第二级是一般机器级，也称为机器语言级，它由微程序解释机器指令系统。

③第三级是操作系统级，它由操作系统程序实现。

④第四级是汇编语言级，它给程序人员提供一种符号形式语言，以减少程序编写的复杂性。

⑤第五级是高级语言级，它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的。

7.说明主存与cache的映射方式主要有哪几种，及它们的特点？

全相联映射，灵活，比较器难于设计；直接映射，简单，容易冲突；组相联映射，有一定的灵活性，冲突减少。

10．列举出5种基本的寻址方式？

立即数寻址；寄存器寻址；直接寻址；间接寻址；变址寻址；相对寻址；基址变址寻址；相对基址变址寻址。

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