32位定点表示与浮点数——计算机组成原理试题解析

"计算机组成原理复习试题" 在计算机组成原理中，定点表示是数字在计算机内部的一种表示方式，其中机器字长、数符位和尾数位数是关键参数。对于给定的问题： 1. 设机器字长为32位，定点表示，尾数为31位，数符为1位： - 定点原码整数表示时，最大正数是所有尾数位都是1（除了符号位为0），即 \( 0 \cdot 2^0 + 1 \cdot 2^1 + ... + 1 \cdot 2^{30} = 2^{31}-1 \)，因此最大正数是 \( 2^{31}-1 \)。 - 最大负数是所有尾数位都是1（除了符号位为1），即 \( 1 \cdot 2^0 + 1 \cdot 2^1 + ... + 1 \cdot 2^{30} = - (2^{31}-1) \)，因此最大负数是 \( -(2^{31}-1) \)。 2. 对于定点原码小数表示： - 最大正数是在尾数部分除符号位外有最多1的位数，考虑到小数点前没有0，最大正数是 \( (1-2^{-31}) \times 2^{-1} \)。 - 最大负数是 \( -(1-2^{-31}) \times 2^{-1} \)。 在指令格式部分，给定的指令格式具有以下特点： - 操作码字段OP为6位，这意味着可以表示64种不同的操作或指令。 - 这是一个单字长（32位）的二地址指令，因为它有两个操作数，一个是源寄存器，另一个是通过变址寄存器和偏移量确定的存储器位置。 - 指令结构允许使用16个源寄存器，另一个操作数在存储器中，这符合RS型指令的特点，其中一个寄存器（R）和存储器位置（S）。 - 这种指令设计主要用于从存储器中读取或写入数据。 接下来是计算机组成原理复习试题的一些题目及其解析： 1. 定点小数的补码表示范围是-1≤x≤1，因此答案是D。 2. 浮点数表示的范围和精度取决于阶码的位数和尾数的位数，所以答案是A。 3. 如果使用2K×4的存储芯片组成8K字节存储器，需要8K/2K=4片，所以地址线是A11—A0，因此答案是C。 4. 半导体静态存储器SRAM依赖于双稳态电路来保持存储的信息，答案是A。 5. 程序计数器PC是一个指令部件，答案是A。 6. 在变址寻址方式中，操作数的有效地址等于变址寄存器内容加上形式地址，答案是C。 7. 微程序控制器中，每一条机器指令通常由一段由微指令编成的微程序来解释执行，答案是B。 8. 总线中的地址线用来指定主存单元和I/O设备接口电路的地址，答案是D。 9. 中断处理涉及到中断级别和屏蔽字的使用，根据问题描述，中断处理的轨迹需要按照中断请求的优先级重新排序后进行处理。 填空题部分： 1. 负数的表示引入了符号位、原码、反码、补码、移码。 2. 在浮点加减运算中，对阶操作通常是将小阶次的尾数右移以增大阶差。 3. I/O接口按数据传送的宽度可分为并行和串行接口。 简答题： 指令周期、机器(CPU)周期和时钟周期之间的关系是：一个指令周期通常包含多个CPU周期，而一个CPU周期又由若干个时钟周期组成。指令周期是执行一条指令所需的时间，它包括了取指、译码、执行等步骤；CPU周期是完成一个基本操作的时间单位，如加法或比较；时钟周期是最小的时间单位，是CPU时钟脉冲的周期，决定了CPU的运行速度。