计算机组成与结构试题集

简介：
《计算机组成与结构试题集》一书汇集了大量关于计算机硬件知识的经典考题，内容涵盖数据表示、指令系统及CPU设计等方面。适合学生和专业人士备考使用。 根据给定的“计算机组成与结构试卷”内容，可以从中提炼出多个计算机组成与结构方面的知识点，具体分析如下： ### 知识点1：浮点数表示法 **题目描述**：将十进制数0.15表示为32位规格化的浮点数形式。 **解析**： 1. **浮点数格式**：32位浮点数分为三部分，分别是符号位1位、阶码8位（移码表示，基值为2）、尾数23位（含隐藏位1位，原码表示，基值为2）。 2. **转换步骤**： - 将0.15转换为二进制：0.15 = 0.001001100110011... - 规格化形式为1.0011... × 2^-2 - 隐藏位为1，故尾数部分只记录剩余的位 - 阶码部分采用移码表示，偏置值为127，因此-2 + 127 = 125，对应的二进制为01111101 - 符号位为0（正数） **答案**： - (1) 阶码：01111101；尾数：001100...；完整浮点数为 0 7D 33... - (2) 相对误差计算公式：[ frac{|真值-近似值|}{|真值|} ]，这里采用恒置1舍入法，故相对误差为 [ frac{1}{2^{24}} ]。 ### 知识点2：RISC处理器指令取消技术 **题目描述**：考虑一个采用指令取消技术的RISC处理器，给出了一段程序，要求优化程序以减少执行时间。 **解析**： 1. **指令取消技术**：通过预测分支不会成功来提前执行可能的后续指令，从而减少等待分支结果的时间。 2. **程序优化**： - 改写循环内的指令顺序以消除或减少依赖关系。 - 使用预测技术：预测分支不成功，提前执行下一条指令。 **答案**： - (1) 改写的程序为：MOVER1, #50000；ADDR0, R2；MOVER2, A(R1)；DNER1, LOOP - (2) 假设循环次数为n，则节省时间为 10ns * n。 ### 知识点3：存储器扩展 **题目描述**：使用16M字×8位的存储芯片构建一个64M字×16位的主存储器。 **解析**： 1. **芯片数量计算**：每个芯片提供8位宽度，目标是16位宽度，故每个地址位置需要2个芯片；目标存储容量为64M字，每个芯片容量为16M字，共需4组每组两个芯片的配置。 2. **地址长度计算**： - 芯片地址长度：[ log_2(16M) = 24 ]位； - 主存地址长度：[ log_2(64M) = 26 ]位。 **答案**： - (1) 需要8个芯片 - (2) 芯片地址长度为24位，主存储器地址长度为26位。 - (3) 逻辑示意图略 - (4) 对于一个特定的地址（如二进制形式0001001...），前两位代表体号，剩余部分表示体内地址。 以上仅为试卷中的部分内容。其他题目同样涉及到了页式虚拟存储器管理、Cache系统设计以及指令流水线优化等方面的内容。这些知识点对于理解计算机系统的内部工作原理非常重要，也是计算机科学专业学生必须掌握的核心知识。