计算机组成原理练习与解答

这篇文档是关于计算机组成的练习题集，涵盖了填空题和选择题，旨在测试和巩固学生对计算机硬件基础、数据表示、指令系统、内存管理、总线技术、多处理器架构以及高性能计算等方面的知识。 填空题知识点： 1. Cache设计中，容量、命中率和替换策略与其命中率都相关。容量越大，缓存存储的数据越多，但替换策略的优劣也直接影响命中率。 2. 从用户模式切换到管理模式应由陷阱（Trap）或中断指令完成，这通常用于保护系统资源和提供操作系统服务。 3. 从第三代计算机开始，摩尔定律描述了IC集成度技术的发展，指出每18-24个月集成电路的晶体管数量会翻一番，性能相应提升。 4. 在计算机系统中，总线是多个系统部件之间信息传输的公共通路，根据信息性质，包括数据总线、地址总线和控制总线。 5. 指令周期由取指周期和执行周期组成，前者获取指令，后者执行指令。 6. 采用2的补码表示的8位二进制整数，其表示范围为-128到+127，补码可以表示负数且简化了加减运算。 7. 计算机系统采用补码运算的目的是为了简化计算机的设计，尤其是负数的运算。 8. 总线带宽是衡量总线性能的重要指标，定义为总线在单位时间内能传输的最大数据量，例如PCI总线的带宽可达一定数值。 9. 多核处理机是含有多个CPU的计算机，每个CPU可独立执行任务，提高系统并行处理能力。 10. 若中断处理过程可以嵌套，高级别的中断可以中断低级别的中断服务程序，实现中断优先级管理。 11. 定点数由符号位和数值域两部分构成，根据小数点位置不同分为纯小数（小数点在位模式内）和纯整数（小数点固定在最右边）。 选择题知识点： 1. 相联存贮器是按内容指定方式进行寻址的，可以按存储的内容找到对应的数据。 2. 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（位移量），这种寻址方式常用于数组操作。 3. 同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥性微操作，因为它们会争夺同一硬件资源。 4. 计算机使用总线结构减少了信息传输线的条数，简化了硬件设计，提高了系统的可扩展性。 5. 流水线CPU与具有m个并行部件的CPU相比，具备同等水平甚至更高的吞吐能力，因为流水线可以同时处理多个指令阶段。 6. 运算器部件的核心是算术逻辑单元（ALU），负责执行基本的算术和逻辑运算。 7. 2013年，中国研制的天河二号超级计算机位居国际超算500强排名第一，浮点运算速度达到33.86万亿次/秒。 8. 在机器数中，补码表示的零的表示形式是唯一的，无论是正零还是负零，补码形式都相同。 这些题目涉及的知识点广泛，涵盖计算机硬件的多个核心领域，是学习和复习计算机组成原理的重要参考资料。