计算机考试：软件设计师中级试题与解析

"2016年下半年的软件设计师考试详细答案，涵盖了计算机体系结构和指令执行流程等核心知识点。" 本文主要讨论了软件设计师考试中涉及的一些基础计算机原理，包括指令执行过程、内存访问、浮点数表示以及错误检测与校正等方面的知识。 首先，CPU在执行程序时，区分内存中的指令和数据是通过指令周期的不同阶段来实现的。取指周期（Fetch Instruction Cycle）用于取出指令，执行周期（Execute Cycle）则用于取出数据。这一机制使得CPU能正确地解读内存中的二进制序列。 其次，计算机在读取内存中的指令时，程序计数器（PC）起着关键作用。PC存储了下一条要执行的指令的地址，当执行指令时，PC的内容会被送到地址总线上，从而定位到内存中的相应位置获取指令。 接着，讨论了16位浮点数的表示范围。浮点数由阶码、数符和尾数组成，其中阶码使用移码表示，尾数使用补码表示。在这种情况下，浮点数的表示范围为负的2的63次方到(1 - 2的-8次方)乘以2的63次方，因为阶码6位移码表示范围是从-64到63，而尾数8位补码表示可以是1到(1 - 2的-8次方)。 此外，海明码是一种纠错编码技术，它通过插入校验位来检测和纠正错误。题目中提到，对于16位的数据，要实现纠错功能，至少需要添加5位校验位，满足2的k次方 - 1大于等于n+k，其中n是数据位数，k是校验位数。 最后，流水线技术在指令执行中提高了处理速度。取指、分析和执行三个步骤可以并行进行，减少了整体的执行时间。例如，当取指时间为4△t，分析时间为2△t，执行时间为3△t时，执行100条指令需要的时间是405△t，这是因为在流水线中，除了第一条指令的执行需要所有步骤连续完成，其余指令可以部分重叠执行。 这些知识点涵盖了计算机体系结构的基础，包括指令执行流程、内存访问机制、浮点数表示、错误检测与校正策略以及流水线技术，这些都是软件设计师应具备的基本理解。通过学习和掌握这些内容，可以增强对计算机系统工作原理的理解，并在实际设计和分析软件时提供理论支持。