2022年春季北方工业大学计算机组成原理试卷解析

"北方工业大学2022年春季学期计算机组成原理试卷，包含单选题和多选题，涉及计算机硬件基础、指令系统、寻址方式、存储器组织及CPU结构等多个知识点。" 计算机组成原理是计算机科学与技术的基础课程，主要研究计算机硬件系统的结构、工作原理以及它们如何执行指令和处理数据。试卷中的问题覆盖了多个关键领域： 1. 计算机的算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）共同构成了中央处理器（CPU），负责执行计算和控制计算机的各个操作。 2. 时钟周期是计算机操作的最基本单位时间，通常一个指令周期包含若干个时钟周期，而存取周期是指从存储器中读取或写入数据所需的时间，CPU周期则是执行一个指令所需的时间。 3. 直接寻址方式中，指令的操作数有效地址直接给出，用于指示数据在内存中的位置。 4. 在16位机器字长的系统中，按字节编址，读取一个单字长指令（通常占两个字节）后，程序计数器（PC）会自动加2，因此PC值会变为1002H。 5. 负数在补码表示中，最高位为1，-25的八位补码形式是11001001，转换为十六进制即为E1H。但题目中提到的是8位寄存器且包含一位符号位，所以实际表示为E9H（因为-25的八位二进制是11101001，去掉符号位后为E9）。 6. 扩展码设计用于增加指令集的多样性，使得有限的地址字段能表示更多的指令类型。 7. 在32位单字长指令中，如果已有252条二地址指令，每个地址码为12位，剩余的地址码可以用于定义单地址指令，理论上最多可以定义2^12 - 252 = 4096 - 252 = 3844条单地址指令。 8. 直接寻址的无条件转移指令会将新的指令地址直接送入程序计数器PC，以便CPU知道接下来要执行哪条指令。 9. 操作控制器是控制CPU内部数据通路传送的关键部件，它根据指令译码结果生成各种微操作控制信号。 10. 寄存器寻址方式是指令直接指定操作数所在的寄存器，无需额外的地址计算。 试卷的多选题部分涉及了CPU的组成部分（如程序计数器、指令寄存器、累加器和ALU）、程序计数器的功能（包括保存下一条指令的地址和其值的变化）、以及存储扩展方法（如字扩展中地址译码器的作用）等概念。 这些题目涵盖了计算机组成原理的基本概念，包括CPU架构、指令系统、存储器层次结构和寻址方式等，对学习和理解计算机硬件的工作原理至关重要。通过解答这些问题，学生可以深入理解计算机是如何执行指令和处理数据的。