计算机组成原理期末大题复习

T1.利用变形补码对二进制数进行计算，并且判断是否溢出，写出判断原则

解题方法概述：

1.变形补码双符号位的特点在于，正数的符号位是00，负数的符号位是11，尾数则求补码。

2.进行二进制数补码相加减，求得结果。

3.判断溢出：若符号位为00或11，则结果不溢出，若为01，则为正溢，若为10，则为负溢。

4.求真值，若第3步里求出是溢出的，那么这一步可以省略，若不是，则用补码倒求真值。

   方法如下：若补码是正数，那么真值与补码完全相同

                     若补码是负数，从补码的右边向左边扫描，到第一个1停止，1右边的全都不变，1左边的按位取反

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例题如下：

 已知 x 和 y,用变形补码计算 x-y,同时指出结果是否溢出。

(1) x=11011,y=-11111

(2) x=10111,y=11011 

(3) x=11011,y=-10011

解题步骤：（其他答案有点不全，故手写了一份，字丑，将就着看）  

（这图片咋旋转啊，有知道的uu劳烦告知一声）

符号位判断溢出的方法

T2.用IEEE754浮点格式表示数 

解题方法：

1.将该数转化成二进制数

2.求S，即符号位，仅一位，正数是0，负数是1

3.求E，即阶码，移动二进制数的小数点，使小数点在从左往右看第一个1的左边，此时2的指数就是e，再加上偏移量127，即可得到阶码E

4.求M,即尾数，将第三步中得到的数写下，不足的位数补0

例题：

将数(20.59375)10转换成754标准的32位浮点数的二进制存储格式。

1.首先分别将整数和分数部分转换成二进制数：20.59375=10100.10011

2.S=0

3.然后移动小数点，使其在第1，2位之间：

10100.10011=1.010010011x2^4

即e=4

故E=4+127=131=10000011

4.M=010010011

最后得到32位浮点数的二进制存储格式为：

0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000=(41A4C000)16

T3.cache的相联映射关系

 

三种相联方式全内容建议移步王道考研，我们仅以组相联为例。（相联的意思其实就是随便）

解题方法：

1.求主存物理地址：根据题目给出的条件判断，若该机器是32位则主存为32位，若该机器是64位则主存是64位，若主存容量为4MB，则主存是log2（2^22)=22位

2.标记位一般不能直接求出，而是利用主存物理地址=标记+组号+块内地址

3.组号：即给每个cache小组的编号共有多少位，若主存容量4MB，每个cache组容量1KB，那么组号就有log2（2^22/2^10)=12位

4.块内地址：即每个cache块的容量，若每个cache块的容量是16B，那么块内地址就有log2（16）=4位

 例题：

一个组相联cache由64个行组成，每组4行。主存包含4K个块，

每块128字。请表示内存地址的格式。

主存地址物理地址:log2(4*2^10*128)=19

组号：log2（64/4）=4；

块内地址：log2（128）=7；

标记位（tag）=19-4-7=8；

 T4.存储器的位扩展和字扩展和画图

解题思路：

1.若某存储器为1M*16位存储器，则数据寄存器有16位，地址寄存器有log2（2^20)=20位

2.求所需要的芯片个数：这个有些类似贴地砖，存储器的容量表示一般是x*y，前面的就是房间的长，在计算机里叫做字，后面的是房间的宽，在计算机里叫做位。存储器的字位扩展就是用小存储器拼接大存储器。如32K*8位的芯片组成128K*16位的存储器需要的个数为：（128K*16/32K*8)=8个

3.画图要点：优先位扩展，再进行字扩展，cpu的数据总线依次连接每一个小寄存器，地址总线依次连接每个小寄存器，多出来的几位要连接2-4译码等选择器。

T5.cpu的指令周期流程图以及微操作信号序列

解题思路：

指令周期流程图的取指令部分即前三步都是一样的：PC->AR;M->DR;DR->IR

中间画菱形表示执行指令；

后面则要依照题目要求执行指令了，AR是放地址的，DR是放地址内的内容的。

微操作信号序列：表示数据的出和进，出则角标为i，进则角标为o，中间写G。如果涉及M的话，那么就要写明此时的M是R（读出）还是W（写入）

例题：画出''SUB R1,R3''的指令周期流程图和微操作信号序列

画图如下： 

T6.流水线CPU的相关题目；

解题思路：

1.时空图，就是画小台阶，但是要注意横坐标与纵坐标，结束之后要画一个向上的箭头

2.流水线吞吐率（即单位时间内执行完的指令数）：用指令总数/跑完所有指令的时间(跑完指令时间算法：（指令总数+指令的步骤个数-1）*时钟周期（注意单位换算）

3.流水线加速比：（指令总数*指令的步骤个数）/(（指令总数+指令的步骤个数-1）

例题：

指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行(EXE)、

访存(MEM)、写回寄存器(WB)五个过程段，共有20条指令

连续输入此流水线。

（1）画出此流水线的时空图，假设时钟周期为100ns；

（2）求流水线的实际吞吐率（单位时间里执行完毕的指令数；

（3）求该流水线的加速比。

 T7.磁盘相关题目

解题思路：

其实这个题目就是概念题，记住每个概念的意义，再进行计算就行。

1.柱面：即每一面磁盘磁道的个数，磁道就是很多的同心圆

2.记录面：就是磁盘有效的面

3.扇区：每圈磁道可以像切甜甜圈一样分成很多道扇形，每个扇形就是扇区

4.记录信息容量：每个磁道里面所能存储的信息总量。ps：无论是大圈还是小圈，所存储的信息容量是一样的）

5.位密度：记录信息容量/周长。故外圈的位密度小，内圈的位密度大

6.数据传输率:磁盘转速（n转/秒）*（记录信息容量）

7.平均等待时间：磁盘旋转一周所需时间的一半（这个好像是定义，我也没查到为啥是这样，记就完了）

8.存取时间=平均寻道时间（就是找路的意思）+平均等待时间

9.道密度：单位距离内的磁道个数

10.磁盘地址的格式方案：柱面号+盘面号+扇区号

11.存储容量：每个磁道的记录信息容量*每个记录面的磁道数*每个记录面

 例题：某磁盘存储器有30个记录面。盘面内圈半径10厘米，外圈半径15厘米。道密度为30道/厘米，位密度为400b/厘米（内道），转速7200转/分钟。问：该存储器共有多少柱面？存储容量为多少字节？数据传输率为每秒多少字节？

 

T8.中断屏蔽值设置及中断处理程序的过程示意图

解题思路：

私以为中断类似在窗口排队时被别人插队。而判断能否被插队，现实里可能是依靠插队者的武力值判断，在计算机里则是依靠中断处理次序的优先级，优先级高的可以插优先级低的队。故后文也以插队进行类比。

中断屏蔽值设置：（即判断能否被插队，能插队（允许中断）则为''0'',不能插队（中断屏蔽）则为''1'')

以下面的图为例，横着的五个，就是插队的人，竖着的中断处理程序就是被插队的人。我们规定自己不能插自己的队。CPU是可以被所有人插队的。

 

 例题：

 第一问答案即上上图

第二问答案与下图类似：

每一道竖着的线就是一个中断程序，最右边是L1 

The end

希望以上内容能帮到你