安徽大学《计算机组成原理》期末考试试题解析

"这是一份来自安徽大学计算机学院的《计算机组成原理》期末考试试卷，由LF老师负责。试卷包含了2005-2006学年第二学期的计算机原理内容，涉及浮点数表示、寻址方式、流水线性能、补码运算、指令周期、存储器层次结构、I/O编址方式以及总线控制策略等多个知识点。" 这篇摘要涵盖了计算机组成原理中的关键概念： 1. 浮点数表示：浮点数由基值、阶码和尾数组成。题目中提到的浮点数基值为2，阶码3位，数符1位，尾数7位，都采用补码表示。最大的正数是127，非0最小正数是1/512，最大负数是-1/512-1/32768，最小负数是-128。浮点数的规格化形式保证了尾数的最高有效位为1。 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，指令提供形式地址；而变址寻址中，变址寄存器提供基地址，指令提供形式地址。 3. 流水线性能：影响流水线性能的因素主要是访存冲突和相关问题，包括数据依赖、控制依赖等。 4. 补码运算与时间复杂度：补码除法需要300ns，补码BOOTH算法最多需要310ns。这些时间估计基于特定的硬件条件，如1次移位和1次加法的时间。 5. 指令周期：指令周期是CPU从主存取出并执行一条指令的时间，它由多个机器周期组成，机器周期又包含多个节拍。 6. 相对寻址转移指令：相对寻址转移指令的位移量用补码表示，转移地址的计算涉及到PC（程序计数器）的更新。 7. I/O编址方式：统一编址下，利用访存指令进行输入输出操作。 8. 存储器层次结构：讨论了Cache和主存的配置，如Cache有128块，每组4块，主存共有16384块，每个地址位数、块标记位数、组地址位数和Cache地址位数的计算。 9. 存储系统层次：Cache-主存和主存-辅存构成了存储系统的层次结构，以提高访问速度。 10. 总线控制策略：链式查询方式对故障敏感，独立请求方式速度最快。同步通信的效率受最慢部件的时钟影响，适用于存取时间较一致的情况。 11. 浮点数的移位规则：浮点数的补码尾数右移1位，阶码应加1以保持数值不变；左移1位，阶码应减1。 这些知识点都是计算机组成原理的核心内容，涵盖了浮点运算、寻址技术、存储系统设计、指令执行流程以及并行处理的基本原理。理解和掌握这些概念对于学习计算机系统的基础运作至关重要。