计算机组成原理复习：补码计算与虚实地址转换

"这份文档是针对计算机组成原理的复习试题及答案，涵盖了多个核心概念，如补码表示、定点数和浮点数的运算、内存访问、错误检测、存储层次结构、虚拟存储器以及半导体存储类型等。" 1. 补码表示法是计算机中用于表示有符号数的一种方法。题目中第一部分要求证明对于任何非负数x (0 ≤ x < 1)，其补码表示可以表示为2^x0 + x，其中x0 = 1 当 x > 0，x0 = 0 当 x = 0。补码的特性在于它能够直接表示负数，并且在计算中保持二进制加法的性质。 2. 在32位字长的计算机中，如果数符占1位，尾数占31位，这意味着定点原码整数表示时，最大正数是2^31 - 1，最小负数是-(2^31)。对于定点原码小数表示，由于最高位为小数点，所以最大正数是(2^-1) * (2^31 - 1)，最小负数是-(2^-1) * (2^31 - 1)。 3. 快表（页表）在虚拟内存管理中用于加速虚实地址转换。如果快表容量为8个存储单元，根据给定的图B17.1，CPU按虚地址1、2、3访问主存时，需要计算对应的实地址码。这涉及到页表条目的查找和页表机制的理解。 复习题中的其他问题涉及了以下几个知识点： - 补码表示法在定点整数和定点小数中的应用，例如填空题第1题。 - 定点数的表示：负1的补码在定点小数和定点整数形式的不同。 - 奇偶校验码可以检测单比特错误，但无法检测偶数比特错误。 - 浮点数运算中的对阶过程，包括阶码调整和尾数对齐。 - 浮点数运算中，当尾数超过1时需要进行规格化操作，通常是左移尾数。 - CPU直接访问的内存类型，如寄存器、高速缓存（Cache），而不直接访问主存或外存。 - 存储器结构：双端口存储器和多体交叉存储器分别采用的并行技术。 - 相联存储器的按内容寻址特点。 - Cache与主存地址映射的直接映射、全相联映射和组相联映射三种方式。 - 虚拟存储器的概念，提供了一种虚拟内存层次，扩大了用户可用的地址空间。 - 存储器速度排序：CPU寄存器 > Cache > 主存 > 磁盘 > 磁带。 - 半导体存储器的类型，SRAM依靠静态电荷保持信息，DRAM依赖刷新机制。 - 交叉存储器的数据总线宽度和读取时间计算，以及RISC指令系统的特性，如简化指令集、固定长度指令和少量复杂指令。