哈工大计算机组成原理试题解析

"哈工大计算机组成原理试卷1及答案.pdf" 这是一份关于计算机组成原理的考试试卷，涵盖了该领域的重要概念和技术。试卷主要包括填空题、名词解释、简答题和计算题，涉及的内容广泛且深入。 1. 浮点数表示：题目中提到的浮点数结构包括基值、阶符、阶码、数符和尾数。最大正数、非0最小正数、最大负数和最小负数的计算基于浮点数的规格化形式和补码表示。浮点数的表示能够涵盖广泛的数值范围，而补码的使用则可以表示正负数。 2. 寻址方式：变址寻址与基址寻址的主要区别在于数据地址的计算方式。在基址寻址中，基址寄存器提供基地址，而指令提供偏移量；在变址寻址中，变址寄存器提供偏移量，指令提供基地址。 3. 流水线性能：流水线性能受流水线深度和流水线冲突（如数据相关和控制相关）的影响。深度决定吞吐率，而冲突则可能导致效率降低。 4. 计算时间：根据给定的移位和加法时间，可以推算补码除法和BOOTH算法所需的时间。补码除法的时间通常比加法更长，而BOOTH算法是一种高效的乘法算法，但也有其时间限制。 5. 指令周期和时钟周期：CPU执行指令所需时间称为指令周期，它由若干个时钟周期组成，每个时钟周期又包含若干个更细粒度的子周期。 二、名词解释： 1. 微程序控制：微程序控制是通过在控制存储器中预存微指令来实现CPU控制逻辑的方法。 2. 存储器带宽：存储器带宽是指单位时间内存储器能传输的数据量，通常以比特/秒或字节/秒表示。 3. RISC（精简指令集计算机）：RISC设计强调简化指令集，提高处理器执行效率，减少指令执行周期。 4. 中断隐指令及功能：中断隐指令是指在硬件自动执行的、处理中断的那部分指令序列，包括保存现场、转至中断服务程序等操作。 三、简答题： 1. 总线传输周期包括寻址、等待应答、数据传输和结束确认等阶段，每个阶段都有特定的任务，如发送地址、等待目标设备准备、传输数据以及确认传输完成。 2. Cache与主存的映射方式直接影响地址字段的划分，直接相联和组相联映像的计算涉及主存地址、Cache块大小以及块内偏移量。 3. 中断源的屏蔽字设置用于控制中断的优先级，调整优先顺序需要重新分配各个中断源的屏蔽字。 4. 指令格式设计、寻址方式范围和计算：根据给定条件设计指令格式，计算直接、间接、立即和相对寻址的最大范围。 四、计算题： 这是一道浮点数的加法题，需要按照浮点数的补码运算规则进行计算，涉及阶码的对齐和尾数的加法。 五、DMA（直接内存访问）接口： DMA接口电路包括DMA请求、响应、数据传输以及中断等环节。工作过程中，DMA控制器向CPU请求总线控制权，传输数据后释放总线并通知CPU，CPU再继续执行程序。 六、CPU地址和数据线配置： 该部分涉及CPU的地址线和数据线如何与内存交互，MREQ和WR/RD信号用于控制内存访问的读写操作。 这份试卷全面测试了学生对计算机组成原理的理解，包括浮点数运算、寻址方式、流水线、存储系统、中断处理、DMA以及CPU与内存的接口设计等多个核心概念。