浮点数、高速缓冲与虚拟存储、计算机基础概念解析

"计算机组成原理 简答题复习题1" 1. 浮点数的阶码和尾数正负含义及影响： 浮点数的表示包括阶码和尾数两部分。阶码的正负决定了浮点数的大小变化。如果阶码为正，意味着尾数需要被放大，从而增加数值的绝对值；反之，阶码为负则指示尾数被缩小，数值的绝对值减小。尾数的正负则直接决定了浮点数是正还是负。 2. 高速缓冲存储器（Cache）与虚拟存储器的相似性： 两者都是提高存储系统性能的技术。高速缓冲存储器通过将频繁访问的数据暂时存储在高速、小容量的存储器中，减少访问主存的次数，提升运算速度。虚拟存储器则是通过在主存和磁盘之间动态交换数据，使得程序可以使用超过物理内存大小的地址空间。两者都自动进行数据的换入换出，对用户透明，目的是让系统表现得像拥有大容量高速存储一样。 3. 总线的定义及信号分类： 总线是计算机系统中各个组件间传输信息的公共通道。系统总线上通常有三种主要信号：数据信号，用于传输数据；地址信号，用于指定数据的存储位置；控制信号，用于协调总线上的操作，如读写操作的控制。 4. 寄存器间接寻址： 寄存器间接寻址模式下，指令中的地址字段指出一个寄存器，该寄存器中存储的是操作数的实际地址。首先，CPU会读取这个寄存器，然后依据其中的地址读取主存中的数据作为操作数。 5. 计算机基本原理： 计算机基于“存储程序和程序控制”的原理运行。程序和数据都被存储在内存中，CPU按照内存中的指令顺序执行操作，通过程序计数器(PC)获取指令地址，执行指令，同时可以处理数据。 6. 区分指令和数据的方法： （1）时间区分法：在特定的执行阶段，如取指阶段读取的是指令，在执行阶段读取的是数据。 （2）地址来源区分：由PC提供的地址通常对应指令，而由指令本身提供的地址则指向操作数。 7. 总线接口分类： （1）按数据传输方式：串行接口（数据逐位连续传输）和并行接口（多位数据同时传输）。 （2）按控制方式：中断接口（硬件中断请求传输）、DMA接口（直接内存访问，数据直接在I/O设备和内存间交换）和程序查询方式接口（CPU主动查询设备状态进行数据传输）。 8. 主频与机器速度的关系： 机器速度并非仅取决于主频，还涉及机器周期中的时钟周期数、指令周期中的机器周期数，以及内存速度、缓存效率等多个因素。即使主频相同，如果机器周期短或指令执行效率高，机器整体运行速度也会更快。因此，主频快并不一定意味着机器速度快。