计算机组成原理：基础题详解与存储系统设计

在计算机组成原理的学习中，常考的计算题涉及到基础概念和实际应用。首先，我们来看一道关于机器数表示的问题。当X=-127（十进制）时，由于机器数字长为8位，其中包含1位符号位，正数的最高位为0，负数的最高位为1。X的二进制表示为-01111111，这表明它是一个带符号的整数。根据不同的补码表示方法： 1. [X]原：原始表示，即无符号二进制，即11111111。 2. [X]反：反码表示，对于有符号整数，取反后加1，即10000000。 3. [X]补：补码表示，用于表示负数，它是反码的基础上加1，即10000001。 4. [X]移：移码表示，通常用于表示定点数，移码就是反码再左移一位，然后对最高位进行算术右移，即00000001。 接下来，涉及内存系统设计。如果要用16k×8位的SRAM芯片构成64K×16位的存储器，需要通过字位扩展来实现。字扩展使用2:4译码器，将四个16K模块串联，而位扩展则是通过两片芯片串联来提供16位的数据线。提高存储器速度的方法包括采用高速器件、使用高速缓存（Cache）、采用多体交叉存储器、双端口存储器以及增加存储器的字长。 在指令系统方面，针对一个36位的机器采用三地址格式的访存指令，如所示格式，操作码占用6位，两个10位地址分别对应三个操作数，可以完成54种操作。存储器堆栈是编程中的关键概念，它基于先进后出（LIFO）原则，通过SP（堆栈指针）来管理内存空间。入栈和出栈操作分别为将通用寄存器A的内容写入MSP，SP减1；出栈则相反，SP加1并从MSP读取内容到A。 三总线系统由数据总线、地址总线和控制总线构成，它们各自负责传输数据、地址和控制信号，共同支持CPU与外部设备之间的通信。最后，一个显示系统中，刷新存储器带宽的计算涉及分辨率、颜色深度和帧频率。以1024×768的分辨率、3位颜色深度和72Hz的帧频为例，计算得出带宽为162MB/s。 总结来说，这些题目涵盖了计算机组成原理中的数字编码、存储器设计、指令系统、堆栈操作以及系统性能计算等核心知识点，展示了理论与实践相结合的重要性。理解和掌握这些内容，有助于深入理解计算机内部工作原理和优化系统性能。