哈工大2005春季计算机组成原理试题解析

"这是一份哈工大2005年春季学期的计算机组成原理试题，包含填空题、简答题等部分，涉及了计算机数值表示、运算速度、中断处理、Cache映射、微指令编码以及流水线优化等多个知识点。" 计算机组成原理是计算机科学的基础课程，试题内容涵盖了许多关键概念： 1. **计算机数值表示**： - 在32位浮点数中，8位阶码意味着可以表示2^8个不同的指数，基值为2，尾数24位表示小数部分。原码表示时，最小负数是最大的负规格化数，即-1 * (2^-126)，最小正数是正的最小规格化数，即2^-127。补码表示时，最大负数是最小的非规格化负数，最小正数是正的最小规格化数。 2. **运算速度与时间复杂度**： - 原码一位乘、原码两位乘、补码Booth算法的时间计算涉及到加法和移位操作，每项乘法算法的最长时间由加法和移位次数决定。 3. **寻址与存储器组织**： - 64位机器字长，128MB存储器，按字寻址，寻址范围是2^32个地址，因为CPU按字寻址，所以地址空间等于字节数除以字长。对于组相联映射的Cache，地址结构包括主存字块标记、组地址等信息。 4. **中断处理**： - CPU响应中断时，需要保存现场，包括程序计数器（PC）和处理器状态字（PSW），通常PC通过硬件自动保存，PSW通过软件或硬件中断处理机制保存。 5. **总线控制**： - 总线控制解决数据传输和冲突问题，集中式仲裁中响应最快的通常是菊花链式，但对电路故障最敏感。 6. **微指令编码**： - 直接编码方式下，控制字段位数取决于所有可能激活的控制信号数量；字段直接编码时，位数取决于每个字段的最大可能信号数。 7. **流水线技术**： - 提高流水线性能的技术包括预取、分支预测和乱序执行等。 8. **中断优先级与中断处理次序**： - 中断源的优先级处理涉及中断屏蔽字，需要分析各个中断源的屏蔽字来确定处理顺序。 9. **双重分组进位链**： - 这是一种用于快速进位的电路设计，能够加速大规模加法运算。 10. **浮点数运算**： - 题目还要求进行浮点数x和y的运算，这涉及浮点数的加减法或乘法运算，需要根据浮点数的格式进行转换和运算。 以上就是试题中涉及的主要计算机组成原理知识点，这些知识涵盖了计算机内部的运算、存储、控制和通信等方面的基础原理。