山科大2011年计算机组成原理试题与解析

"这是一份2011年山东科技大学计算机组成原理的考试试卷及答案，包含了填空题、名词解释、简答题等部分，涵盖了浮点数表示、寻址方式、流水线性能、补码运算、指令周期、总线传输周期、Cache缓存设计、中断系统和指令格式设计等多个知识点。" 1. **浮点数表示**：题目中提到的浮点数由基值、阶码、数符和尾数组成，其中基值为2，阶码和尾数各有3位和7位，且都是补码表示。浮点数的表示范围包括最大正数、非0最小正数、最大负数和最小负数。理解浮点数的规格化形式和补码表示对于计算这些数值至关重要。 2. **寻址方式**：变址寻址和基址寻址的区别在于，基址寻址中，基址寄存器提供基地址，指令提供偏移量；而在变址寻址中，变址寄存器提供变址，指令提供增量。 3. **流水线性能**：影响流水线性能的主要因素是数据相关（如数据冲突）和控制相关（如分支预测错误），这两个方面都会导致流水线的延迟或暂停。 4. **补码运算**：补码除法和Booth算法是计算机中常见的乘法和除法实现方法，其时间复杂度涉及到移位和加法操作的次数。 5. **指令周期与时钟周期**：CPU从主存取出并执行一条指令所需的时间称为指令周期，它由若干个时钟周期组成，时钟周期又由更小的子周期（如取指、译码、执行等）构成。 6. **名词解释**： - 微程序控制：微程序控制是计算机的一种控制方式，通过在控制存储器中存储微指令来实现机器指令的执行。 - 存储器带宽：存储器带宽是指单位时间内存储器能传输数据的最大速率，通常以比特/秒表示。 - RISC（Reduced Instruction Set Computer）：精简指令集计算机，强调使用简单、高效的指令，提高处理器的执行效率。 - 中断隐指令及功能：中断隐指令是指硬件自动执行的一系列操作，用于处理中断事件，如保存现场、转跳到中断处理程序等。 7. **简答题**： - 总线传输周期：包括地址阶段、数据传输阶段和应答阶段，每个阶段都涉及特定的操作，如地址有效、数据传输、确认信号等。 - Cache设计：涉及到直接相联和组相联映射方式下，主存地址字段如何分配以确定Cache块的位置。 - 中断系统：中断源的屏蔽字设计用于控制中断的优先级，题目要求重新排列中断源的优先顺序，并据此设置相应的屏蔽字。 - 指令格式设计：一地址指令格式通常包含操作码和一个地址字段，地址字段可以指示操作数的位置，不同的寻址方式对应着不同的操作数获取方式。