计算机组成原理：存储程序原理与运算器详解

计算机组成原理是一门基础课程，它涵盖了计算机硬件与软件的交互以及系统层次结构的理解。本文档包含了期末考试的相关习题和知识点，对于学习者理解和掌握该课程核心概念至关重要。 1. 硬件构成与工作原理： - 计算机硬件主要包括运算器、存储器、控制器、适配器和输入输出设备。早期的CPU（中央处理器）由运算器和控制器合并而成，现代CPU已经整合了存储器，实现了冯·诺依曼型计算机的存储程序和按地址顺序执行的设计思想。计算机系统层次分明，包括微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级和高级语言级，每层都支持编程和依赖于下一层的功能。 2. 冯·诺依曼计算机设计思想与组成部分： - 诺依曼型计算机的核心理念是存储程序，它由运算器、逻辑控制装置、存储器、输入输出设备构成。这些组件协同工作，使计算机能够根据预先存储的指令序列执行任务。 3. 存储器与地址概念： - 存储容量指存储器所有存储单元的总数量；单元地址用于标识每个存储单元。数据字是用于处理的数据，而指令字则是计算机执行的操作命令。计算机通过指令和数据在内存中的存储位置来区分它们的性质。 4. 浮点数表示和编码： - 浮点数采用IEEE 754标准，由符号位、阶码和尾数组成。不同的数制表示方法（如原码、反码、补码和移码）在处理定点数的阶码时具有重要作用。汉字处理涉及输入编码、内码和子模码等不同用途的编码技术。 5. 存储器体系结构： - 多级存储体系结构，如缓存、主存和外存，解决了存储容量、速度和成本之间的权衡。CPU直接访问cache和主存，而不能直接访问外存。存储器的性能指标包括容量、存取时间、存储周期和带宽。 6. 并行存储器构造： - 双端口存储器和多模块穿插存储器是并行存储器设计，分别通过空间并行和时间并行技术提高效率。cache作为高速缓冲存储器，是解决CPU与主存速度差异的关键技术，已发展为多级cache体系。 通过解答这些题目，学生可以深入理解计算机组成原理的基本概念，掌握硬件设计、存储系统、数据表示和编码以及存储体系优化等方面的知识。这对于准备期末考试和未来从事IT行业都极为重要。