计算机组成原理计算题精要与解题技巧

"计算机组成原理计算题总结，包含移码计算、反码计算、加减交替法、内存扩容、地址映射、Cache相关、FIFO和LRU算法、指令格式分析以及流水线、通信方式、总线仲裁等相关知识点。" 在计算机组成原理中，计算题常常涉及到基本的数值表示和运算。移码计算是一种处理正负数的方法，无论正负，只需将补码的符号位取反即可得到移码。反码计算则是保持符号位不变，其余位按位取反。 加减交替法是解决二进制加法中溢出问题的一种方法，用于判断下一次应该使用正补码还是负补码。当余数小于零时，记为q=1，下次用正补码；余数大于零，则q=0，下次用负补码。 内存扩容涉及地址映射，包括线性地址到物理地址的转换，如扩展内存地址空间可能需要页表或段表等机制。单片存储器的容量计算则基于地址位数，通常由2的幂次决定。 Cache相关问题关注的是命中率、访问时间和效率。命中时的访问时间加上未命中时主存访问时间，除以1加未命中率，可以得到平均访问时间。主存慢于Cache的倍率影响了访问效率，未命中率(1-h)反映了Cache的性能。 FIFO和LRU替换策略在Cache管理中应用广泛，FIFO简单但命中率较低，而LRU通过移动最近使用的页面到队列前端来提高命中率。组相联存储器的地址映射涉及组号、字号和标记等概念。 指令格式分析通常包括操作码OP、源寄存器、目标寄存器等字段，不同的地址格式（如RS型、RR型）对应不同的指令操作。指令数量、地址码位数和操作码位数影响指令集的结构和控制存储器的容量。 流水线技术提高了处理器的吞吐率，吞吐率是单位时间内执行的指令数，而加速比是流水线执行时间与非流水线执行时间的比值。数据相关如读后写、写后写、写后读可能导致流水线中的暂停，而同步通信通过共享时钟信号提高效率，与异步通信相比速度更快。在总线仲裁中，独立请求方式提供了最快的响应，而菊花链方式对电路故障更为敏感。 波特率是串行通信中衡量数据传输速率的指标，它定义了一秒钟内传输的比特数。总线仲裁策略如集中式中的独立请求和菊花链方式，各有优缺点，影响了系统对请求的响应速度和容错能力。