计算机组成原理练习题与解答 - 梁涛改编

"这是一份计算机组成原理与系统结构的练习题集，由梁涛改编，全英文，共有十套题目，与William Stallings的教材《计算机组织与结构》（第七版）配套使用。这份练习题集涵盖了计算机硬件的基础概念、中断系统、总线设计、磁盘性能参数、局部性原理、缓存管理和替换算法等多个核心知识点。" 计算机组成原理是计算机科学与技术的基础课程，主要研究计算机系统的硬件组件和它们如何协同工作。以下将对题集中的部分内容进行详解： 1. **数值转换**：题目涉及到二进制和十六进制之间的转换。例如，(0.6875)10 转换为二进制和十六进制。理解不同基数系统的转换规则是计算基础的重要部分。 2. **补码表示法**：在计算机中，负数通常用补码表示。X 的补码表示为10101101，其负值为-83，表明对补码求反（取反加1）可以得到原数值的相反数。 3. **中断分类**：中断是处理器执行过程中的异步事件，中断分为软件中断、硬件中断和服务中断，这些中断用于处理不同的系统操作和异常。 4. **总线设计**：任何总线都可以分为数据总线、地址总线和控制总线三类，分别负责传输数据、内存地址和控制信号。 5. **磁盘访问时间**：磁盘访问时间包括寻道时间、旋转延迟和数据传输时间，是衡量磁盘性能的关键指标。 6. **局部性原理**：程序执行时，数据访问具有时间和空间局部性，即最近使用的数据或代码可能会在未来一段时间内再次被使用，而同一块内存区域的数据也可能会连续访问。 7. **缓存组织**：四路组关联缓存意味着每个组内有四个行。若缓存有128行，可将缓存分为128/4=32个组。题目中234号内存块映射到第10组。 8. **缓存替换策略**：常见的替换算法有LRU（最近最少使用）、LFU（最不经常使用）和随机替换等。LRU替换的是最久未使用的行，LFU替换的是使用次数最少的行，而随机替换则不考虑使用历史，仅凭随机选择。 这些题目覆盖了计算机组成原理的核心概念，对于理解和掌握计算机硬件的工作原理至关重要。通过解答这些题目，学习者可以深化对计算机系统内部运作的理解，提升解决实际问题的能力。